南农白菜系统生物学课题组在不结球白菜抗逆方面取得多项新进展

　　近期，园艺学院侯喜林/李英教授团队连续在《抗氧化剂》《植物学杂志》《园艺研究》发表多项不结球白菜抗逆相关研究进展。

 

　　由于过去几十年发生的无限制的工业化和城市化，非生物胁迫中的重金属胁迫因其范围广、毒性强、影响时间长、不可逆等特点，已经成为全球关注的焦点。而铜作为一种重要的重金属元素，在植物生长发育过程中发挥着关键作用。因此，研究植物应对铜胁迫的分析机制就显得尤为重要。关于胞质定位型谷胱甘肽还原酶参与逆境抵御的研究已有很多，但是其调控植物铜耐受性的分子机理还不清楚。

 

　　2022年2月，Antioxidants在线发表了园艺学院李英教授为通讯作者的论文“BcGR1.1, a Cytoplasmic Localized Glutathione Reductase, Enhanced Tolerance to Copper Stress inArabidopsis thaliana”，该论文揭示了不结球白菜BcGR1.1增强植物铜耐受性的分子机理。本研究表明，在不结球白菜中，BcGRs的4个同源基因分为两种亚细胞定位类型：细胞质定位型和叶绿体定位型。其中BcGR1.1对铜胁迫最为响应。与野生型拟南芥相比，BcGR1.1过表达植株表现出较好的生长状态。这是由于BcGR1.1的表达可以调节AsA-GSH循环，提高GSH积累、ASA利用和部分抗氧化酶活性，以清除铜胁迫引起的ROS，从而提高植物对铜胁迫的耐受性。

 

　　2022年4月，The Plant Journal在线发表了园艺学院侯喜林/刘同坤教授为通讯作者的论文“BrABF3 promotes flowering through the direct activation of CONSTANStranscription in Pak choi”，该论文揭示了干旱胁迫下ABA诱导的成花机制。

 

　　开花使植物从营养生长阶段顺利过渡到生殖生长阶段，适时成花转变是高等植物生命周期中一个至关重要的生物过程，受到内/外源因素、各种信号网络及众多基因的综合调控。各种非生物胁迫，如营养缺乏、盐和干旱等，也影响开花时间。而植物早花作为一种干旱逃逸机制，在水稻、拟南芥和不结球白菜等多种植物中保守存在。该研究通过各种遗传和生化实验，首次证实不结球白菜BrABF3是除CDFs、FBHs和TCPs转录因子以外能直接与CO启动子结合并激活其表达的转录激活因子，并由此介导ABA诱导的成花转变过程。这一机制可能是确保白菜适时过渡到开花阶段所必需的，尤其是在干旱胁迫条件下。

 

　　4月27日，Horticulture Research接受发表了园艺学院侯喜林/刘同坤教授为通讯作者的论文“Regulatory interaction of BcWRKY33A and BcHSFA4A promotes salt tolerance in non-heading Chinese cabbage [Brassica campestris （syn. Brassica rapa） ssp. chinensis]”，该论文揭示了不结球白菜BcWRKY33A和BcHSFA4A协调增强不结球白菜耐盐性的分子机制。

 

　　盐渍化是威胁作物发育和生产的一种常见的环境胁迫，在全球变暖和严峻的环境挑战下，土壤盐渍化加剧导致全球耕地面积逐渐减少。植物在生长发育的过程中，盐胁迫往往影响种子的萌发速度，限制根系的吸收能力和正常生长，最终导致植物萎蔫甚至死亡。因此，了解植物耐盐性的分子机制具有重要意义。众所周知，WRKY33作为植物防御过程中重要转录因子被广泛研究，然而，其参与植物响应盐胁迫过程的潜在分子机制尚未完全明确。该研究表明，不结球白菜BcWRKY33A定位于细胞核，具有较强的转录激活能力。在盐胁迫下，BcWRKY33A的表达被强烈诱导，并在植物的根系中大量积累，促进高盐环境下的根系发育。同时，BcWRKY33A与BcHSFA4A相互作用，协同调控下游耐盐基因（如BcZAT12和BcHSP17.6A）的转录与表达，从而赋予不结球白菜较强的耐盐能力。

 

　　园艺学院侯喜林教授/李英教授团队近日发表的多项研究为不结球白菜抗逆性的遗传改良提供了分子基础，课题组张昌伟、肖栋、黄菲艺等多位老师和研究生也参与了该项研究。以上研究工作受到国家自然科学基金（32072575）、国家大宗蔬菜产业技术体系（CARS-23-A16）、江苏省农业科技自主创新项目（CX（20）2017）、江苏省种业振兴项目（JBGS[2021]015）、江苏省高等学校重点学科建设专项资金（PAPD）项目等资助。