近日，南京農業(yè)大學白菜系統(tǒng)生物學實驗室在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因子BcERF070抑制不結球白菜開花的分子機制。

 

　　“三天不吃青，雙眼冒金星”。不結球白菜具有豐富的營養(yǎng)品質，口感清新，深受人們喜愛，其開花調控機制一直是人們關注的熱點。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、性別分化、生殖開花等多項生命活動。乙烯可以調控不結球白菜的開花時間，但其分子機制還不清楚。

 

　　該研究首先對不結球白菜進行不同濃度的乙烯處理，發(fā)現(xiàn)乙烯抑制不結球白菜開花。結合實驗室前期研究，發(fā)現(xiàn)一個乙烯響應因子BcERF070，其表達量被乙烯誘導。VIGS沉默BcERF070表明BcERF070參與乙烯延遲開花的調控路徑。采用Y2H、BiFC、LCI、Pull-down和Co-IP等技術手段，篩選到BcERF070的互作蛋白BcMLP328。通過不結球白菜過表達和沉默BcMLP328，表明該基因促進不結球白菜開花，但其調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之間的關系。結果發(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的轉錄。VIGS沉默BcBBX29會導致不結球白菜早開花，減少BcFT的表達量，表明BcBBX29對不結球白菜開花具有抑制作用。

 

　　基于上述結果，提出了BcERF070響應乙烯抑制不結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，在乙烯誘導下，BcERF070的表達量顯著升高。增多的BcERF070會損傷BcMLP328-BcbHLH30復合物對BcLFY的促進作用，從而導致不結球白菜開花延遲。于此同時，BcERF070還能直接促進開花抑制子BcBBX29的表達，從而降低不結球白菜中BcFT的表達，從而抑制開花。

 

　　南京農業(yè)大學園藝學院李英教授、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研究。本項目受到國家自然科學基金(31872106; 32072575),江蘇省種業(yè)振興工程[JBGS (2021)015]和國家蔬菜產業(yè)技術體系(CARS-23-A-16)的資助。