園藝院 | 侯喜林團(tuán)隊(duì)揭示不結(jié)球白菜耐熱性調(diào)控新機(jī)制

近日，Plant, Cell & Environment在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院侯喜林教授團(tuán)隊(duì)題為“BcVQ11A-BcWRKY23-BcWRKY25 module is involved in thermotolerance by regulating phenylalanine ammonia-lyase activity in non-heading Chinese cabbage”的研究論文，揭示了BcVQ11A-BcWRKY23-BcWRKY25模塊通過調(diào)節(jié)苯丙氨酸解氨酶活性參與不結(jié)球白菜耐熱性調(diào)控的新機(jī)制。

不結(jié)球白菜(Brassica campestrisssp. chinensis)是十字花科蕓薹屬蕓薹種的3個(gè)亞種之一，為一、二年生草本植物。因其種質(zhì)資源豐富、生長(zhǎng)周期短、單位面積產(chǎn)量高、易栽培等特點(diǎn)，在我國中部及以南地區(qū)周年栽培種植，占據(jù)市場(chǎng)重要份額，國外大量引種，已成為一種全球性的蔬菜作物。不結(jié)球白菜中富含礦物質(zhì)、膳食纖維、維生素，對(duì)調(diào)節(jié)人體酸堿平衡、新陳代謝及預(yù)防疾病具有重要作用。不結(jié)球白菜喜冷涼氣候，在25℃以上的高溫天氣生長(zhǎng)衰弱，易感病毒病，因此，探究不結(jié)球白菜在高溫環(huán)境中的耐熱機(jī)制，以提升其產(chǎn)量和品質(zhì)，具有重要意義。

本研究發(fā)現(xiàn)不結(jié)球白菜受到熱脅迫（HS）時(shí)，BcWRKY23被迅速誘導(dǎo)表達(dá)。短期HS作用下，BcWRKY23可以直接結(jié)合自身的啟動(dòng)子增強(qiáng)自身的表達(dá)。同時(shí)BcWRKY23直接結(jié)合BcWRKY25的啟動(dòng)子，并激活其表達(dá)，BcWRKY25也在短期HS下迅速積累。BcWRKY23和BcWRKY25通過激活熱脅迫響應(yīng)（HSR）基因的表達(dá)來提高不結(jié)球白菜的耐熱性。同時(shí)，BcWRKY23和BcWRKY25共同激活BcPAL1和BcPAL2的表達(dá)，顯著增強(qiáng)了短期高溫下苯丙氨酸解氨酶的活性，從而增強(qiáng)了不結(jié)球白菜的耐熱性。在長(zhǎng)期HS下，BcVQ11A顯著積累抑制了BcWRKY23和BcWRKY25的轉(zhuǎn)錄激活能力，使得BcPAL1和BcPAL2的表達(dá)也下調(diào)。最終導(dǎo)致苯丙氨酸解氨酶活性低于正常水平，使不結(jié)球白菜萎蔫（圖1）。

圖1BcVQ11A-BcWRKY23-BcWRKY25-BcPAL1/BcPAL2調(diào)控不結(jié)球白菜耐熱性的分子機(jī)制

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院侯喜林教授和張昌偉副教授為論文共同通訊作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院白菜系統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室博士研究生高瞻遠(yuǎn)，已畢業(yè)碩士研究生汪海燕和已畢業(yè)博士研究生陳曉山（現(xiàn)工作單位為河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所）為論文共同第一作者，博士研究生丁強(qiáng)，厲恩銅，沈云樓，蔣程，李英教授等參與了這項(xiàng)研究。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題（2022YFD1200502）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（KYPT2024001）和江蘇省種業(yè)振興“揭榜掛帥”項(xiàng)目（JBGS[2021]064）的資助。原文鏈接：

https://doi.org/10.1111/pce.15301