10月8日記者從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校園藝林學(xué)學(xué)院張帆教授團(tuán)隊(duì)通過組學(xué)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)掘并鑒定到一批參與乙烯誘導(dǎo)康乃馨鮮切花采后衰老過程的候選基因，深入解析了部分候選基因的功能，拓展了人們對乙烯調(diào)控康乃馨鮮切花采后衰老機(jī)制的理解，為培育貨架期和瓶插期延長的康乃馨新品種奠定了關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)。該研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《植物雜志》(The Plant Journal)上，張帆教授為本文通訊作者。

鮮切花是花卉的重要流通形式，在節(jié)日問候、情感表達(dá)和家庭園藝等人類活動中起著關(guān)鍵作用。由于鮮切花離開母體，水分和養(yǎng)料得不到有效供給，同時病原菌等有害物質(zhì)滋生，使得鮮切花的貨架期和瓶插期大大縮短。開發(fā)有效、快速、便捷且綠色環(huán)保的新型保鮮劑和保鮮技術(shù)已成為鮮切花產(chǎn)業(yè)鏈中亟待解決的瓶頸問題，這就需要針對鮮切花采后花瓣衰老的分子機(jī)制開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究。前期研究表明，植物激素特別是乙烯在大多數(shù)重要鮮切花的采后花瓣衰老過程中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，但其具體的分子機(jī)制卻并不十分清楚，這極大地限制了人們對乙烯調(diào)控鮮切花采后衰老過程的認(rèn)識。

康乃馨又名香石竹(Dianthus caryophyllus L.)，是世界四大鮮切花之一，同時也是一種典型的乙烯敏感性切花，被認(rèn)為是研究乙烯調(diào)控鮮切花采后衰老，特別是花瓣衰老的模式植物。過去幾十年的研究明確了乙烯對康乃馨花瓣的衰老具有重要的調(diào)控作用，但其具體的分子調(diào)控機(jī)制卻并不為人所知。

為了詳細(xì)分析乙烯調(diào)控康乃馨鮮切花采后花瓣衰老的分子機(jī)制，本研究首先構(gòu)建了乙烯處理不同時間的康乃馨花瓣衰老進(jìn)程轉(zhuǎn)錄組并進(jìn)行了系統(tǒng)分析。研究鑒定發(fā)現(xiàn)，WRKY家族轉(zhuǎn)錄因子DcWRKY75在康乃馨花瓣中能夠快速響應(yīng)乙烯并顯著上調(diào)表達(dá)。通過VIGS技術(shù)瞬時沉默DcWRKY75能夠明顯延長康乃馨花瓣的衰老進(jìn)程并抑制乙烯的生物合成，同時乙烯生物合成關(guān)鍵基因以及衰老相關(guān)基因的表達(dá)量明顯下降。分子證據(jù)表明，DcWRKY75能夠結(jié)合到乙烯生物合成關(guān)鍵基因以及衰老相關(guān)基因的啟動子上并促進(jìn)它們的表達(dá)。

進(jìn)一步的分子實(shí)驗(yàn)表明，乙烯信號核心轉(zhuǎn)錄因子DcEIL3-1能夠結(jié)合到DcWRKY75的啟動子上并激活它的表達(dá)。瞬時沉默DcEIL3-1也能夠明顯延長康乃馨花瓣的衰老進(jìn)程并抑制乙烯的生物合成，同時DcWRKY75及其靶基因的表達(dá)量也明顯下調(diào)。研究同時發(fā)現(xiàn)，DcEIL3-1和DcWRKY75之間存在直接的相互作用，他們能夠形成蛋白復(fù)合體來共同調(diào)控下游基因的表達(dá)。

該研究表明，DcEIL3-1-DcWRKY75轉(zhuǎn)錄復(fù)合體模塊對于乙烯誘導(dǎo)的康乃馨鮮切花采后花瓣衰老過程起著關(guān)鍵的調(diào)控作用。這為培育貨架期和瓶插期延長的康乃馨新品種奠定了關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)，同時對于其他重要觀賞花卉和鮮切花的采后保鮮也具有重要的理論和實(shí)踐意義。(記者 劉志偉 通訊員 蔣朝常 許韓)

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