Hortic Res | 南京农业大学设施园艺团队揭示了高温诱导黄瓜叶绿素降解的分子机制

黄瓜（Cucumis sativus L.） 是我国设施栽培较为广泛的园艺作物之一，其喜温不耐热，最适生长温度范围为 25-30℃，35℃以上的高温会导致热伤害， 50℃的高温胁迫导致黄瓜叶片迅速坏死，并出现斑点。设施内极端的高温导致黄瓜幼苗生长受到严重抑制，生理代谢紊乱，叶绿素降解。叶绿素是植物进行光合作用所必需的捕光色素，而光合作用是能量的来源。因此，叶绿素对植物的生长发育及产量形成具有极其重要的作用。近年来，叶绿素的合成代谢途径已成为大众关注的焦点，其合成途径基本明确，但叶绿素降解代谢通路仍需深入研究。

2023年6月，Horticulture Research在线发表了南京农业大学设施园艺团队题为ABI5 promotes heat stress-induced chlorophyll degradation by modulating the stability of MYB44 in cucumber 的研究论文，揭示了高温诱导黄瓜叶绿素降解的分子机制。

该研究发现高温诱导黄瓜叶绿素降解以及ABI5和MYB44表达。酵母单杂交、EMSA、烟草瞬时表达和ChIP-qPCR实验发现ABI5和MYB44都可以结合叶绿素分解代谢途径中的两个关键基因（PPH和PAO）的启动子。ABI5沉默抑制了高温诱导的叶绿素降解以及PPH和PAO的表达，但MYB44沉默表现出相反的结果。酵母双杂交、pull down、双分子荧光互补、Co-IP实验发现MYB44与ABI5互作。然而，ABI5与MYB44相互作用抑制了MYB44与PPH和PAO启动子的结合，同时促进了MYB44泛素化降解。以上结果表明，ABI5通过两种途径正向调节高温诱导的叶绿素降解。ABI5直接与PPH和PAO启动子结合以促进其表达，从而加速叶绿素降解。另一方面，ABI5和MYB44的相互作用降低了MYB44与PPH和PAO启动子的结合，并导致MYB44降解，从而减轻了MYB44对PPH和PAO的转录抑制作用（图1）。

图1 高温诱导黄瓜叶绿素降解的模式图

南京农业大学园艺学院已毕业硕士研究生刘伟康为论文第一作者，孙锦教授和王玉副教授为共同通讯作者，博士研究生陈广玲和温文旭、何明明博士、吴建强博士、郭世荣教授和中国农业科学院郑州果树研究所古勤生研究员也参加了部分研究工作。该研究得到了国家自然科学基金（31872152）、西南大学南方山地园艺学教育部重点实验室开放基金、国家大宗蔬菜产业技术体系项目（CARS-23）的资助。

作者团队介绍

南京农业大学园艺学院设施园艺研究团队主要针对设施园艺生产中存在的亚适宜环境危害等关键问题，以主要蔬菜作物为对象，采用系统生物学手段，研究蔬菜对亚适宜环境的应答，阐明蔬菜作物响应逆境胁迫的分子调控机制，解析设施蔬菜抗性诱导机理，创制诱抗产品，提高蔬菜作物对亚适宜环境的适应能力，并通过创建高效生产模式，优化设施结构，为设施园艺可持续生产提供技术保障。目前，已形成蔬菜逆境生物学、无土栽培、设施作物优质高效生产、温室设计与环境工程等4个研究方向。现有专职研究人员9人，其中教授3人，副教授4人，钟山青年研究员1人，科辅1人。近年来，承担国家大宗蔬菜产业体系、国家重点研发课题、国家自然科学基金、重大农技推广试点等项目50余项。研究成果获国家科技进步二等奖1项，教育部科技进步一等奖1项，江苏省农业技术推广一等奖2项，其他省部级科技奖10余项；获国家发明专利12项，发表学术论文400多篇，其中SCI和EI收录论文130余篇；制定江苏省地方标准12项。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad089

转自：“园艺研究”微信公众号

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