近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白菜系統(tǒng)生物學(xué)實驗室在Plant Physiology雜志發(fā)表了題為“ETHYLENE RESPonSE FACTOR 070 inhibits flowering in Pak-choi by indirectly impairing BcLEAFY expression”的研究論文。該研究解析了乙烯響應(yīng)因子BcERF070抑制不結(jié)球白菜開花的分子機制。
“三天不吃青，雙眼冒金星”。不結(jié)球白菜具有豐富的營養(yǎng)品質(zhì)，口感清新，深受人們喜愛，其開花調(diào)控機制一直是人們關(guān)注的熱點。乙烯是一種常見的植物激素，能夠參與植物生長發(fā)育、脅迫響應(yīng)、性別分化、生殖開花等多項生命活動。乙烯可以調(diào)控不結(jié)球白菜的開花時間，但其分子機制還不清楚。
該研究首先對不結(jié)球白菜進行不同濃度的乙烯處理，發(fā)現(xiàn)乙烯抑制不結(jié)球白菜開花。結(jié)合實驗室前期研究，發(fā)現(xiàn)一個乙烯響應(yīng)因子BcERF070，其表達量被乙烯誘導(dǎo)。VIGS沉默BcERF070表明BcERF070參與乙烯延遲開花的調(diào)控路徑。采用Y2H、BiFC、LCI、Pull-down和Co-IP等技術(shù)手段，篩選到BcERF070的互作蛋白BcMLP328。通過不結(jié)球白菜過表達和沉默BcMLP328，表明該基因促進不結(jié)球白菜開花，但其調(diào)控促進開花的信號通路還不清楚。作者進一步以BcMLP328作為誘餌，篩選獲得BcMLP328的互作基因BcbHLH30。BcbHLH30屬于bHLH家族基因，通過結(jié)合E-box元件來參與多種生命活動。作者通過Y1H、LUC、Chip-qPCR、EMSA等方法證實BcLFY是BcbHLH30的下游靶基因，其轉(zhuǎn)錄會被BcbHLH30增強。同時，通過LCI以及EMSA等實驗方法證實BcERF070、BcMLP328和BcbHLH30之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BcERF070通過抑制BcMLP328對BcbHLH30-BcLFY的促進作用，進而達到抑制不結(jié)球白菜開花的作用。
同時，借助DAP-seq方法，找到BcERF070的下游靶基因。經(jīng)過Y1H、LUC和EMSA等研究證實BcERF070能夠特異性地綁定到BcBBX29的啟動子上，進而抑制BcBBX29的轉(zhuǎn)錄。VIGS沉默BcBBX29會導(dǎo)致不結(jié)球白菜早開花，減少BcFT的表達量，表明BcBBX29對不結(jié)球白菜開花具有抑制作用。
基于上述結(jié)果，提出了BcERF070響應(yīng)乙烯抑制不結(jié)球白菜開花的工作模型（下圖）。通常情況下，BcERF070的表達量較低，正常開花。然而，在乙烯誘導(dǎo)下，BcERF070的表達量顯著升高。增多的BcERF070會損傷BcMLP328-BcbHLH30復(fù)合物對BcLFY的促進作用，從而導(dǎo)致不結(jié)球白菜開花延遲。于此同時，BcERF070還能直接促進開花抑制子BcBBX29的表達，從而降低不結(jié)球白菜中BcFT的表達，從而抑制開花。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院李英教授、劉同坤教授為該論文的共同通訊作者，博士生虞章紅為本論文第一作者，博士生陳曉山，李燕，Sayyed Hamad Ahmad Shah，肖棟博士，王建軍副教授和侯喜林教授參與了相關(guān)研究。本項目受到國家自然科學(xué)基金(31872106; 32072575),江蘇省種業(yè)振興工程[JBGS (2021)015]和國家蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-23-A-16)的資助。
日期：2024-02-17
“三天不吃青，雙眼冒金星”。不結(jié)球白菜具有豐富的營養(yǎng)品質(zhì)，口感清新，深受人們喜愛，其開花調(diào)控機制一直是人們關(guān)注的熱點。乙烯是一種常見的植物激素，能夠參與植物生長發(fā)育、脅迫響應(yīng)、性別分化、生殖開花等多項生命活動。乙烯可以調(diào)控不結(jié)球白菜的開花時間，但其分子機制還不清楚。
該研究首先對不結(jié)球白菜進行不同濃度的乙烯處理，發(fā)現(xiàn)乙烯抑制不結(jié)球白菜開花。結(jié)合實驗室前期研究，發(fā)現(xiàn)一個乙烯響應(yīng)因子BcERF070，其表達量被乙烯誘導(dǎo)。VIGS沉默BcERF070表明BcERF070參與乙烯延遲開花的調(diào)控路徑。采用Y2H、BiFC、LCI、Pull-down和Co-IP等技術(shù)手段，篩選到BcERF070的互作蛋白BcMLP328。通過不結(jié)球白菜過表達和沉默BcMLP328，表明該基因促進不結(jié)球白菜開花，但其調(diào)控促進開花的信號通路還不清楚。作者進一步以BcMLP328作為誘餌，篩選獲得BcMLP328的互作基因BcbHLH30。BcbHLH30屬于bHLH家族基因，通過結(jié)合E-box元件來參與多種生命活動。作者通過Y1H、LUC、Chip-qPCR、EMSA等方法證實BcLFY是BcbHLH30的下游靶基因，其轉(zhuǎn)錄會被BcbHLH30增強。同時，通過LCI以及EMSA等實驗方法證實BcERF070、BcMLP328和BcbHLH30之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BcERF070通過抑制BcMLP328對BcbHLH30-BcLFY的促進作用，進而達到抑制不結(jié)球白菜開花的作用。
同時，借助DAP-seq方法，找到BcERF070的下游靶基因。經(jīng)過Y1H、LUC和EMSA等研究證實BcERF070能夠特異性地綁定到BcBBX29的啟動子上，進而抑制BcBBX29的轉(zhuǎn)錄。VIGS沉默BcBBX29會導(dǎo)致不結(jié)球白菜早開花，減少BcFT的表達量，表明BcBBX29對不結(jié)球白菜開花具有抑制作用。
基于上述結(jié)果，提出了BcERF070響應(yīng)乙烯抑制不結(jié)球白菜開花的工作模型（下圖）。通常情況下，BcERF070的表達量較低，正常開花。然而，在乙烯誘導(dǎo)下，BcERF070的表達量顯著升高。增多的BcERF070會損傷BcMLP328-BcbHLH30復(fù)合物對BcLFY的促進作用，從而導(dǎo)致不結(jié)球白菜開花延遲。于此同時，BcERF070還能直接促進開花抑制子BcBBX29的表達，從而降低不結(jié)球白菜中BcFT的表達，從而抑制開花。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院李英教授、劉同坤教授為該論文的共同通訊作者，博士生虞章紅為本論文第一作者，博士生陳曉山，李燕，Sayyed Hamad Ahmad Shah，肖棟博士，王建軍副教授和侯喜林教授參與了相關(guān)研究。本項目受到國家自然科學(xué)基金(31872106; 32072575),江蘇省種業(yè)振興工程[JBGS (2021)015]和國家蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-23-A-16)的資助。
日期：2024-02-17
