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Plant Journal | 华中农业大学张帆课题组揭示激素与活性氧互作调控康乃馨花瓣衰老的分子机制

来源：花匠小妙招时间：2024-09-28 05:20

责编 | 王一

2022年12月23日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室、国家柑橘保鲜技术研发专业中心、花卉研究所和农业农村部华中都市农业重点实验室张帆教授课题组在ThePlant Journal在线发表了题为“DcWRKY33 promotes petal senescence in carnation (Dianthus caryophyllus L.) by activating genes involved in the biosynthesis of ethylene, abscisic acid and accumulation of reactive oxygen species”的研究论文，揭示了转录因子DcWRKY33通过正向调节乙烯、脱落酸的生物合成和活性氧的积累来促进康乃馨花瓣衰老的机制。

花卉是极其重要的园艺作物，在满足人们的精神需求，服务乡村振兴和美丽中国建设中发挥着越来越关键的作用。康乃馨又名香石竹 (Dianthus caryophyllus L.) ，是世界四大鲜切花之一，具有极高的观赏价值和经济价值。康乃馨同时也是一种典型的乙烯敏感性切花，被认为是研究乙烯调控鲜切花采后衰老，特别是花瓣衰老的模式植物。过去几十年的研究明确了乙烯对康乃馨花瓣衰老具有重要的调控作用，但其具体的分子机制却并不为人所知。

张帆教授课题组前期研究解析了乙烯分别通过下游“油门”组分DcWRKY75 (Xu et al, Plant Journal, 2021, 108: 1473-1492) 和“刹车”组分DcHB30 (Xu et al, Journal of Experimental Botany, 2022, 73: 7326-7343) 、DcERF-1 (王妍等, 园艺学报, 2022, 49: 1313-1326) 调控康乃馨花瓣衰老的分子机制，但对其它因子是否参与以及如何调控康乃馨花瓣衰老仍知之甚少。

为了分析其它因子是否参与调控康乃馨花瓣衰老，本研究首先对康乃馨鲜切花进行脱落酸和过氧化氢（活性氧的一种形式）处理，结果显示，脱落酸和过氧化氢处理能够显著加速康乃馨花瓣的衰老进程。对课题组前期构建的乙烯处理不同时间的康乃馨花瓣衰老进程转录组数据进行分析后发现，WRKY家族转录因子DcWRKY33在康乃馨花瓣衰老过程中能够快速响应乙烯并同时被脱落酸和过氧化氢显著诱导表达。通过VIGS技术瞬时沉默DcWRKY33能够明显延缓康乃馨花瓣的衰老进程，同时乙烯生物合成关键基因、脱落酸生物合成关键基因以及活性氧生成关键基因的表达量明显降低。进一步的研究发现，DcWRKY33能够结合到乙烯生物合成关键基因、脱落酸生物合成关键基因以及活性氧生成关键基因的启动子上并激活它们的表达。

DcWRKY33整合乙烯、脱落酸的合成和活性氧的积累调控康乃馨花瓣衰老的工作模型

综上所述，本研究阐明了DcWRKY33转录因子通过正向调节乙烯、脱落酸的生物合成和活性氧的积累来促进康乃馨花瓣衰老的分子机制，拓展了人们对康乃馨花瓣衰老分子调控网络的认识。这为培育货架期和瓶插期延长的康乃馨新品种以及开发新型切花保鲜剂奠定了关键的理论基础，同时对其他观赏花卉和鲜切花的采后保鲜也具有重要的理论和实践意义。

华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室硕士毕业生王滕和博士研究生孙政为论文共同第一作者，张帆教授为论文通讯作者，程运江教授和包满珠教授参与了本研究。本研究得到了中央高校基本科研业务费专项基金（2662019PY049）和华中农业大学高层次人才启动经费项目等的资助。

参考文献：

1. Teng Wang#, Zheng Sun#, Siqi Wang, Shan Feng, Ruiming Wang, Chunlin Zhu, Linlin Zhong, Yunjiang Cheng, Manzhu Bao, Fan Zhang*. (2022) DcWRKY33 promotes petal senescence in carnation (Dianthus caryophyllus L.) by activating genes involved in the biosynthesis of ethylene, abscisic acid and accumulation of reactive oxygen species. Plant Journal. doi.org/10.1111/tpj.16075.

2. Han Xu#, Siqi Wang#, Robert M. Larkin, Fan Zhang*. (2022) The transcription factors DcHB30 and DcWRKY75 antagonistically regulate ethylene-induced petal senescence in carnation (Dianthus caryophyllus). Journal of Experimental Botany. 73: 7326-7343.

3. 王妍，孙政，冯珊，袁心怡，仲林林，曾云流，傅小鹏，程运江，包满珠，张帆*. (2022) 香石竹DcERF-1转录因子对切花衰老的负调控作用. 园艺学报. 49: 1313-1326.

4. Han Xu, Dan Luo, Fan Zhang*. (2021) DcWRKY75 promotes ethylene induced petal senescence in carnation (Dianthus caryophyllus L.). Plant Journal. 108: 1473-1492.

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16075