菊花(Chrysanthemum morifolium)是我國傳統名花和世界重要切花,具有極高的觀賞和經濟價值。菊花為淺根系,忌澇漬,短時間的根系積水就會對菊花造成重大傷害,嚴重影響菊花規模化生產與園林應用。開展菊花耐澇分子機制研究,是進行菊花耐澇性遺傳改良與育種的前提,對解決制約菊花產業健康發展的問題意義重大。
該研究發現,過表達CmRAP2.3的轉基因菊花株系耐澇性顯著提高。RNA-seq分析和qRT-PCR驗證結果顯示,CmRAP2.3主要影響了活性氧路徑相關基因的表達,生理指標測定顯示具有相同的結果(圖1)。
該研究通過酵母單雜文庫篩選獲得了CmRAP2.3的上游調控轉錄因子CmERF5,并通過酵母單雜、雙熒光素酶實驗、原生質體檢測、電泳遷移實驗和染色質免疫沉淀實驗,證明了CmERF5直接結合CmRAP2.3啟動子區的GCC-box,并起轉錄激活作用。進一步研究發現,過表達CmERF5可以增強植物體內活性氧清除酶活性以及降低活性氧含量,從而提高菊花的耐澇性。該研究揭示了CmERF5-CmRAP2.3轉錄級聯調控菊花耐澇性的新模式(圖2),可為培育耐澇菊花新品種提供新的理論依據和基因資源。
南京農業大學園藝學院博士生李川微為論文第一作者,南京農業大學園藝學院陳發棣教授為通訊作者。南京農業大學園藝學院王利凱教授、蔣甲福教授和陳素梅教授等參與了此項研究。該研究得到了國家自然科學基金(31730081, 32102421)、江蘇省自然科學基金(BK20210395)、江蘇省種業振興“揭榜掛帥”項目(JBGS[2021]020)、江蘇現代農業產業技術體系建設項目和江蘇高校優勢學科建設工程項目的資助。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13940