近日，园艺学院果树逆境生物学团队徐凌飞教授课题组在Plant Physiology在线发表了题为“Transcription factor PbNAC71 regulates xylem and vessel development to control plant height”的研究论文。该研究揭示了‘PbRNF217-PbNAC71-PbWAT1’模型通过影响木质部、导管发育调控梨株高的分子机制，博士研究生丛柳为本论文第一作者，徐凌飞教授为论文通讯作者。
矮化栽培具有早果、丰产、优质、便于机械化操作等优点，是现代果树生产发展的方向。优良矮化砧木是实现梨矮化栽培的基础和关键。目前，由于缺乏理想的梨矮化砧木，国内梨生产栽培仍然沿用乔化密植栽培。因此，挖掘梨优良致矮基因，解析调控机制，为梨矮化砧木和矮生品种的分子育种提供理论依据和基因资源，对于加快梨矮化栽培具有重要意义。
课题组首先在矮化砧穂组合中筛选到一个可能调控梨株高的NAC家族转录因子PbNAC71。通过转基因功能验证，证明了PbNAC71是一个调控梨生长发育的负调控因子。与野生型相比，转基因‘OHF-333’梨和烟草木质部及导管显著减小，株高降低，表现出明显的矮生表型。同时，筛选出了PbNAC71调控木质部、导管发育的下游基因PbWAT1，并验证了其功能。分子互作实验证明了PbNAC71能通过结合PbWAT1启动子上的SNBE元件降低其启动子活性。
进一步研究发现PbNAC71蛋白能与E3泛素连接酶PbRNF217蛋白互作，并通过体内/体外蛋白降解实验证明了PbRNF217能促进PbNAC71发生依赖26S蛋白酶体的泛素化降解。本研究在过表达PbNAC71的转基因烟草中又过表达了PbRNF217。与单转基因烟草相比，双转基因烟草株高显著增加，NtWAT1的表达显著上调，木质部及导管大小也明显增加大。并且我们还发现MG132处理后，双转基因烟草生长受到显著抑制，NtWAT1显著下调表达，其木质部及导管大小也显著减小。这些结果表明PbRNF217能促进PbNAC71发生依赖26S蛋白酶体的泛素化降解，调控木质部及导管发育，从而影响植株高度。
综上所述，本研究发现并解析了梨矮生基因PbNAC71调控木质部及导管发育导致矮生的分子机制，形成了‘PbRNF217-PbNAC71-PbWAT1’的调控模型，为选育梨矮生品种和矮化砧木提供了重要的理论依据和参考。
西北农林科技大学园艺学院博士研究生丛柳为本论文第一作者，徐凌飞教授为论文通讯作者，马锋旺教授等参与了该研究。该研究得到了国家重点研发计划项目支持。研究还得到了园艺学院园艺科学研究中心在实验技术上的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae011
日期：2024-02-16
