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【科研新进展】银河娱乐yh879网站徐凌飞教授团队揭示转录因子PbNAC71调控梨株高的分子机制

来源:   作者:丛柳 张琼琼   发布日期:2024-01-27     浏览次数:

     

近日,银河娱乐yh879网站果树逆境生物学团队徐凌飞教授课题组在Plant Physiology在线发表了题为“Transcription factor PbNAC71 regulates xylem and vessel development to control plant height”的研究论文。该研究揭示了‘PbRNF217-PbNAC71-PbWAT1’模型通过影响木质部、导管发育调控梨株高的分子机制。

矮化栽培具有早果、丰产、优质、便于机械化操作等优点,是现代果树生产发展的方向。优良矮化砧木是实现梨矮化栽培的基础和关键。目前,由于缺乏理想的梨矮化砧木,国内梨生产栽培仍然沿用乔化密植栽培。因此,挖掘梨优良致矮基因,解析调控机制,为梨矮化砧木和矮生品种的分子育种提供理论依据和基因资源,对于加快梨矮化栽培具有重要意义。

课题组首先在矮化砧穂组合中筛选到一个可能调控梨株高的NAC家族转录因子PbNAC71。通过转基因功能验证,证明了PbNAC71是一个调控梨生长发育的负调控因子。与野生型相比,转基因‘OHF-333’梨和烟草木质部及导管显著减小,株高降低,表现出明显的矮生表型。同时,筛选出了PbNAC71调控木质部、导管发育的下游基因PbWAT1,并验证了其功能。分子互作实验证明了PbNAC71能通过结合PbWAT1启动子上的SNBE元件降低其启动子活性。

进一步研究发现PbNAC71蛋白能与E3素连接酶PbRNF217蛋白互作,并通过体内/体外蛋白降解实验证明了PbRNF217能促进PbNAC71发生依赖26S蛋白酶体的素化降解。本研究在过表达PbNAC71的转基因烟草中又过表达了PbRNF217。与单转基因烟草相比,双转基因烟草株高显著增加,NtWAT1的表达显著上调,木质部及导管小也明显增加。并且我们还发现MG132处理后,双转基因烟草生长受到显著抑制,NtWAT1显著下调表达,其木质部及导管小也显著减小。这些结果表明PbRNF217能促进PbNAC71发生依赖26S蛋白酶体的素化降解,调控木质部及导管发育,从而影响植株高度。

综上所述,本研究发现并解析了梨矮生基因PbNAC71调控木质部及导管发育导致矮生的分子机制,形成了‘PbRNF217-PbNAC71-PbWAT1’的调控模型,为选育梨矮生品种和矮化砧木提供了重要的理论依据和参考。

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‘PbRNF217-PbNAC71-PbWAT1’调控模式图

银河娱乐yh879网站博士研究生丛柳为该论文第一作者,徐凌飞教授为论文通讯作者,马锋旺教授等参与了该研究。该研究得到了国家重点研发计划项目支持。研究还得到了银河娱乐yh879网站园艺科学研究中心在实验技术上的支持。

文章链接:https://doi.org/10.1093/plphys/kiae011

编辑:张琼琼     终审:徐凌飞