百合（Lilium spp.）是百合科百合属多年生球根植物，具有“三好百合”和“球根花卉之王” 之美誉。其花朵硕大优美、气味芬芳，同时兼具食用和药用价值，具有很高的经济价值。百合喜冷凉湿润气候，生长适宜温度为22-28℃，通常环境温度高于30℃会造成百合植株矮小、花蕾发育不良，进而降低百合品质。因此，解析百合响应高温的分子机制，应用分子生物技术培育耐热百合栽培品种具有重要的理论和实践意义。
近日，Plant, Cell & Environment在线发表了南京农业大学园艺学院滕年军教授课题组题为“An AP2/ERF member LlERF012 confers thermotolerance via activation of HSF pathway in lily”的研究论文，揭示了AP2/ERF转录因子LlERF012通过与LlHSFA1互作，协同调控核心的热激转录因子LlHSFAs和LlHSFB1的表达从而参与百合耐热性建立的机制。
热激转录因子（HSFs）是植物响应热胁迫（HS）的核心因子，但其调控网络复杂，尤其是关于HSFBs的调控网络尚不清楚。首先，团队从耐热性较强的麝香百合‘白天堂’中克隆得到B类热激转录因子LlHSFB1，研究发现其是一个受高温诱导表达、具有转录抑制活性的耐热性正调控因子。为了进一步探究LlHSFB1的调控机制，该团队通过克隆LlHSFB1启动子，并进行酵母单杂交筛选实验鉴定得到热诱导的AP2/ERF转录因子LlERF012。通过酵母单杂交、双荧光素酶效应子-报告子分析、EMSA证实LlERF012结合LlHSFB1启动子中的DRE并激活其表达。本研究发现过表达LlERF012能够提高拟南芥和百合的耐热性，通过VIGS沉默LlERF012则降低百合的耐热性（图1）。该团队还通过酵母双杂交实验、蛋白质体外结合实验、双分子荧光互补实验分析发现LlERF012能够与A类热激转录因子LlHSFA1相互作用，从而增强了LlERF012蛋白的转录激活活性和DNA结合能力。此外，LlERF012通过结合启动子中的DRE直接激活了A类HSFs（LlHSFA1、LlHSFA2、LlHSFA3A和LlHSFA3B）的表达，而LlERF012与LlHSFA1的相互作用增强了激活效应（图2）。
综上，LlERF012是百合耐热调控网络中的关键因子，LlERF012与LlHSFA1的相互作用协同调控了包括A类和B热激转录因子，为AP2/ERF转录因子介导不同的HSFs在植物耐热性中的功能提供了新的证据（图3）。
图3 LlERF012调控百合耐热性的工作模型
南京农业大学园艺学院百合科研团队博士研究生李婷和吴泽副教授为论文共同第一作者，滕年军教授为通讯作者。团队硕士研究生章茵艺，钟山青年研究员徐素娟博士，以及博士研究生向均、丁利平参与了该研究工作。本研究得到了江苏省高校优势学科项目、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目（JBGS[2021]093）、江苏省农作物种质资源保护项目（2021‐SJ‐011）以及江苏省现代农业产业技术体系项目（JATS [2023]007）的支持。
南京农业大学百合科研团队常年招收植物逆境生物学、植物生殖生物学、生物信息学或生物化学专业方向的博士后，有意向者请联系滕老师（njteng@njau.edu.cn）。
通讯作者：滕年军
滕年军，博士，南京农业大学教授，博士生导师，百合科研团队负责任人。主要从事百合生物育种与栽培、生殖发育与耐热性分子调控机制等方面的研究与应用工作，先后主持国际科学基金、国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、教育部新世纪优秀人才等项目30余项，作为重要成员获国家技术发明奖二等奖1项、省部级科技奖5项。近5年，以通讯作者在New Phytologist、Plant Physiology、The Plant Journal、Plant, Cell & Environment、Journal of Experimental Botany、Horticulture Research、Molecular Horticulture等期刊上发表论文20多篇。带领团队在南京市栖霞区八卦洲建有120多亩百合研究与中试基地，并在全国多地合作建成了10余个百合推广示范基地（示范点），培育了一批已产业化的百合新品种，培养研究生50多名。
共同第一作者：吴泽副教授
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该期刊专注于发表最高质量的相关理论或实验文章和原创研究，因其能在植物科学领域中提供研究者们全新见解的特点而倍受推崇。期刊由英国著名植物生理学家Harry Smith教授于1978年创立，由北京林业大学林金星教授和英国伯明翰大学Foyer教授担任主编。
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撰稿 | 李婷 吴泽
排版 | 张曦 路笃贤
审核 | 李婷 吴泽
