南京农业大学柳李旺教授团队在萝卜肉质根响应低温胁迫的遗传调控机理解析方面取得新进展

萝卜（Raphanus sativus L.）是原产于我国重要的根菜类蔬菜，其膨大的肉质根为食用器官，营养价值高。虽然萝卜属于半耐寒植物，但当其遭遇低温胁迫时不仅会造成植株提前抽薹开花，而且会在一定程度上抑制其产品器官肉质根的形成膨大。目前植物耐冷性研究主要集中在叶片与果实，关于低温胁迫如何影响萝卜肉质根生长发育的调节机制尚不明确。

2023年2月，Horticulture Research上线了（Advance Access）南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院萝卜遗传育种团队题为 RsERF40 contributes to cold stress tolerance and cell expansion of taproot in radish (Raphanus sativus L.) 的研究论文，解析了RsERF40作为一个关键的转录因子基因参与调节萝卜耐冷性形成和肉质根的细胞膨大。

该研究通过转录测序分析了萝卜耐冷和冷敏感基因型对低温胁迫响应的差异，鉴定到遭遇长期低温胁迫后，RsERF40 基因的表达水平在冷敏感萝卜基因型‘NAU-XBC’中显著降低，而在耐冷基因型‘NAU-RG’中差异不显著；而短期的低温胁迫显著促进萝卜肉质根中RsERF40 基因的表达。过表达RsERF40 不仅增强拟南芥植株的耐冷性，而且显著促进黑暗条件下主根的生长。瞬时表达研究表明，RsERF40可以缓解低温胁迫引起的氧化损伤和渗透胁迫，从而增强萝卜植株的耐冷性。进一步分析表明，RsERF40具有特异性识别CRT元件的能力，不仅能直接激活低温胁迫响应基因RsCOR78 和RsCOR413PM1 基因的表达，促进萝卜植株的耐冷性，而且可以结合细胞壁机械强度调节基因RsCESA6 和RsEXPB3 的启动子，参与调节萝卜肉质根的细胞膨大。

该研究分析了萝卜ERF转录因子——RsERF40的生物学功能，率先揭示了RsERF40在萝卜肉质根的低温胁迫响应和细胞膨大中起到积极的调节作用。长期低温胁迫下，RsERF40 在耐冷、冷敏感基因型中的差异表达引起萝卜耐冷性差异，并造成低温胁迫对肉质根生长抑制程度的不同。这些发现为植物对冷胁迫响应的分子调控机制提供新的见解，并将促进萝卜以及其他根茎类蔬菜作物耐冷性状的遗传改良。

南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院柳李旺教授为该论文通讯作者，博士研究生李翠为第一作者，萝卜遗传育种团队徐良副教授、王燕副教授，以及扬州大学园艺园林学院青年教师马银波博士与王沦博士也参与了此项研究。该研究得到国家重点研发计划（2018YFD1000800）、国家自然科学基金、江苏省种业振兴揭榜挂帅项目、江苏现代农业（蔬菜）产业技术体系根茎类蔬菜创新团队、江苏省农业科技自主创新资金等项目资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad013

转自：“园艺研究”微信公众号

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