扬州大学陶俊团队揭示转录因子PlWRKY47提高芍药耐高温能力的分子机制

学术 2024-09-10 22:47 山东

芍药是我国传统名花，性喜冷凉干燥。夏季高温是制约芍药在我国长下游地区栽培应用的主要环境因子，而探索芍药应答高温胁迫的分子机制、找到调控芍药耐高温能力的关键基因，对于推进芍药在我国长下游地区栽培应用意义重大。

近日，扬州大学陶俊教授团队在Plant, Cell & Environment在线发表了题为“PlWRKY47 coordinates with cytosolic glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 2 gene to improve thermotolerance through inhibiting reactive oxygen species generation in herbaceous peony”的研究论文，揭示了PlWRKY47-PlGAPC2模块通过提高氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）含量来抑制活性氧（ROS）产生，从而提高芍药耐高温能力的分子机制。

该研究基于前期研究鉴定到一个WRKY-IIb家族转录因子PlWRKY47，其定位于细胞核，具有转录激活活性。PlWRKY47表达水平与芍药耐高温能力呈正相关。随后，通过转基因研究显示，沉默PlWRKY47导致芍药ROS积累、植株耐高温能力降低，而过量表达PlWRKY47会减少烟草ROS积累、提高植株耐高温能力。随后，通过转录组测序、酵母单杂交、双荧光素酶报告分析、凝胶阻滞实验等鉴定到PlWRKY47能够直接结合胞质甘油醛-3-磷酸脱氢酶2（PlGAPC2）基因启动子并激活其转录。PlGAPC2表达水平与芍药耐高温能力同样呈正相关，它通过提高NAD⁺含量来抑制ROS产生，从而提高植株耐高温能力。此外，采用酵母双杂交筛库、荧光素酶互补成像、双分子荧光互补等实验还发现PlWRKY47能够与自身相互作用形成二聚体，PlWRKY47也能够与WRKY-IIb家族转录因子PlWRKY72相互作用形成二聚体，它们都能促进PlWRKY47与PlGAPC2启动子结合并激活其转录。这些结果表明，PlWRKY47-PlWRKY47和PlWRKY72-PlWRKY47二聚体可以直接激活PlGAPC2表达，通过提高NAD⁺含量来抑制ROS产生，从而最终提高芍药耐高温能力，这为培育耐高温芍药新种质提供了新的理论依据和基因资源。

芍药PlWRKY47下游靶基因PlGAPC2的鉴定

扬州大学园艺园林学院教师赵大球为本文第一作者，陶俊教授为通讯作者，研究生程卓雅（现就职于洛阳农林科学院）、钱祎、胡子傲、汤寓涵讲师和美国普渡大学黄惺祺博士参与了该项研究工作。该研究得到了江苏省种业振兴揭榜挂帅项目、江苏省林业科技创新与推广项目等课题资助。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15143

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3ODY3MDM0NA==&mid=2247539407&idx=1&sn=20c532461968b4daa021c98264a7a22a

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