西北农林科技大学揭示PhOBF1调节矮牵牛花衰老过程的作用机理

衰老是发生在植物组织或器官发育最后阶段的一个程序性事件。虽然衰老过程通过养分的循环和重新分配对植物生存做出了巨大的贡献，但从观赏的角度来看，它可能会大大影响植物的观赏效果。矮牵牛是世界上最受欢迎的草本花卉之一，因其突出的观赏价值，已经被越来越多地用作园林花卉，而花朵衰老现象是影响矮牵牛观赏效果的重要表型。因此，延缓矮牵牛花衰老过程，提高其观赏价值是矮牵牛花卉产业发展中的一个重要课题。

2023年2月，Horticulture Research上线了（Advance Access）西北农林科技大学风景园林艺术学院题为A petunia transcription factor, PhOBF1, regulates flower senescence by modulating gibberellin biosynthesis 的研究论文。

在本文中，根据转录组数据，我们发现了一个在矮牵牛花冠衰老过程中发挥至关重要作用的bZIP转录因子基因PhOBF1。研究发现，PhOBF1的表达量会随着矮牵牛的花朵衰老过程逐渐上升，且外源乙烯，ABA，GA处理会促进PhOBF1的表达。PhOBF1沉默和过表达会影响矮牵牛花朵寿命，直接影响GA合成相关基因PhGA20ox3的表达，且PhGA20ox3基因具有延缓矮牵牛花衰老过程的功能。研究表明，PhOBF1-PhGA20ox3调节模块干扰乙烯介导的矮牵牛花朵衰老过程。

本文重要发现：

1）PhOBF1的沉默和过表达影响矮牵牛花的衰老。沉默PhOBF1使矮牵牛花的寿命缩短了1.0 ~ 1.2天。相反，过表达PhOBF1可使花的寿命延长1.4 ~ 2.2天（图1）。

2）PhOBF1参与GA的生物合成和信号通路。PhOBF1影响了赤霉素合成和信号相关基因PhGA20ox2、PhGA20ox3、PhGA3ox1、PhGA3ox2、PhGID1A、PhGID1B、 PhGA2ox2和PhGAI的表达，以及赤霉素GA1和GA3的产量。

3）外源GA3处理抑制乙烯介导的矮牵牛花朵衰老。在GA3处理下，PhOBF1-RNAi株系本该缩短的花寿命被延长为与WT株系相似，PhOBF1过表达株系花寿命延长。GA3处理可显著降低WT和PhOBF1转基因植株的乙烯产量和乙烯生物合成基因PhACO1、PhACS1和PhACS2的表达水平。

4）PhOBF1与GA合成相关基因PhGA20ox3的启动子特异性结合。EMSA、酵母单杂交和双荧光素酶实验结果均表明PhOBF1可以特异性地结合PhGA20ox3启动子（图2）。

5）沉默PhGA20ox3加速矮牵牛花衰老进程。与对照组相比，沉默PhGA20ox3使矮牵牛花朵寿命缩短了1.6天。同时导致赤霉素GA1和GA3的产量降低，以及PhEXP1与PhCP1的表达量下调。

图1 PhOBF1 RNAi沉默和过表达影响矮牵牛花衰老进程

图2 PhOBF1特异性结合GA合成相关基因PhGA20ox3的启动子

西北农林科技大学风景园林艺术学院在读博士季筱彤为第一作者，辛梓葳为共同第一作者，孙道阳副教授为通讯作者。孙道阳副教授现任陕西省花卉协会理事、陕西省花卉产业技术体系岗位专家、国家油用牡丹工程技术研究中心成员，团队多年来以矮牵牛、芍药为研究对象，通过多组学分析、稳定遗传转化、VIGS等技术工具，开展园林植物花朵衰老调控分子机理研究，同时与美国加州大学戴维斯分校蒋才忠教授课题组开展合作，解析了多个转录因子在花朵衰老调节方面的重要功能。该研究获得了国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金特别资助项目等课题的支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad022

转自：“园艺研究”微信公众号

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