Hortic Res | 东北农业大学番茄课题组揭示转录因子WRKY-B调控番茄侧枝发育作用机制

科技   三农   2024-07-31 11:20   江苏  

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侧枝是影响番茄产量的重要农艺性状,过多或过长的侧枝会直接影响番茄营养生长和生殖生长的平衡关系,最终对番茄产量产生不利影响。此外,频繁的整枝打杈是番茄栽培生产中极为耗时耗力的一项工作。阐明番茄侧枝发育的内在机理不仅有助于丰富植物侧枝发育的调控机制,还有利于推动生物技术手段培育少侧枝的番茄品种,这将极大地节省番茄生产中的人力与时间成本。


2024年7月,Horticulture Research在线发表了东北农业大学番茄课题组联合中国农业大学杜敏敏课题组题为The tomato WRKY-B transcription factor modulates lateral branching by targeting BLINDPIN4 and IAA15的研究论文。在这项研究中,作者发现转录因子WRKY-B调控番茄侧枝发育并解析了背后的作用机理

首先,通过外源激素处理和内源激素含量测定,表明番茄WRKY-B (WRKY-BRANCHED)转录因子受到生长素诱导表达。与野生型相比,过表达WRKY-B基因后的番茄材料表现出了侧枝增多的表型,而突变体wrky-b表现出侧枝减少的表型(图1)明确了WRKY-B正向调控番茄侧枝发育


图1 WRKY-B促进侧枝的发育

通过RNA-seq及Chip-seq分析,发现WRKY-B可能通过正向调控侧枝发育明星基因BL和生长素外运基因PIN4来调控侧枝的发育。基因表达分析、体外EMSA和酵母单杂交实验显示WRKY-B直接结合并调控BLPIN4的表达。此外,在野生型材料中分别敲除BLPIN4基因后,植株的侧枝形成均受到抑制(图2)。内源激素含量测定显示相比野生型,wrky-bblpin4突变体叶腋处生长素含量明显增加,说明可能通过调控生长素的稳态影响侧枝发育。


图2 BL和PIN4正向调控侧枝的发育


Aux/IAA是生长素信号途径的抑制因子。此前有报道,番茄IAA15也参与侧枝的发育,然而与wrky-b突变体的表型相反,IAA15敲除植株的侧枝数量和长度都有所增加。该研究发现WRKY-B可以靶向IAA15并负调控IAA15的表达。因此,推测WRKY-B可能通过至少三种不同的机制促进番茄侧枝的形成:第一,通过结合和激活关键侧枝基因BL;第二,通过激活PIN4促进叶腋处生长素的外排;第三,通过抑制IAA15来阻止生长素对侧芽生长的抑制作用(图3)

图3 WRKY-B调控番茄侧枝发育的工作模式图

东北农业大学园艺园林学院杨欢欢副教授为该论文的第一作者,中国农业大学博士后周科、延安大学青年教师吴庆飞博士为并列第一作者,东北农业大学园艺园林学院高级农艺师姜景彬、中国农业大学园艺学院杜敏敏教授为该论文的共同通讯作者。研究生贾新意王鹤璇杨文慧胡晓梦潘兵青参与了该工作;青岛市农科院黄婷婷研究员、李平副研究员和宁夏大学林立昊博士对该项工作提供了重要帮助。该工作得到了国家自然科学基金32002059、32372705),宁夏重点研发计划专项人才(2023BSB03024),黑龙江省博士后基金(LBH-TZ2306)的资助。
文章链接:
https://doi.org/10.1093/hr/uhae193

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About Horticulture Research

《园艺研究(英文)》Horticulture Research)是由南京农业大学主办的学术期刊,主要刊载园艺作物的基础和理论研究,包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学,环境互作生物学等。科睿唯安JCR2023影响因子:7.6,位于园艺一区(第2/38名),植物科学一区(第13/265名),遗传学一区(第14/191名)。2023年中科院期刊分区:位于园艺小类一区,植物科学小类一区,遗传学小类一区,农林科学大类一区(Top期刊)。入选中国科技期刊卓越行动计划领军类期刊。

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特邀作者:杨欢欢
排版:张婕(实习)
审核:王平、孔敏

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