近日,浙江农林大学园艺学院观赏植物种质创新团队在The Plant Journal (中科院1区Top,IF-5yr=7.6)在线发表题为 ‘The RcDREB1E-RcMYB28 module improves drought tolerance in Rosa chinensis via RcLAR/RcCORA1-mediated proanthocyanidin biosynthesis and stress responses’的研究论文,揭示了干旱诱导原花青素积累在植物界的演化保守性,系统鉴定了调控月季原花青素积累与抗旱性的核心转录调控通路“RcDREB1E-RcMYB28-RcLAR/RcCORA1”,为观赏园艺作物耐旱种质的精准改良提供了关键基因资源与理论支撑。
干旱是制约植物生长与产量最为严重的非生物胁迫之一。原花青素(PAs)作为重要的功能性次生代谢物,在提升植物非生物胁迫耐受性方面发挥关键作用。然而,月季中原花青素介导抗旱性的具体机制尚不明确。本研究发现干旱能够同时诱导月季花瓣以及叶片中PAs的积累,为探究该生理响应是否具有普适性,选取涵盖苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物四大类群的 18 种代表性植物开展脱水处理试验。结果表明,从低等陆生苔藓到高等被子植物,绝大多数物种经脱水胁迫后均可快速积累原花青素,证实干旱诱导原花青素积累是植物界广泛存在、高度保守的逆境适应机制。
同时利用月月粉(Rosa chinensis‘Old Blush’)干旱胁迫转录组数据,发现RcMYB28显著上调。过表达RcMYB28可显著提高玫瑰抗旱能力并促进原花青素大量积累;沉默RcMYB28植株则呈现相反表型。同时RcMYB28 能够直接调控RcLAR和RcCORA1的表达,进而促进原花青素合成、激活胁迫响应通路。此外,我们鉴定到 RcDREB1E 是 RcMYB28 的上游转录调控因子:RcDREB1E 通过正向激活RcMYB28的表达,调控原花青素积累并增强抗旱性。
浙江农林大学园艺学院硕士研究生周颖婕、已毕业硕士研究生陈林妹、张环宇为本文共同第一作者,浙江农林大学园艺学院罗平副教授、河南农业大学风景园林学院申玉晓副教授为论文共同通讯作者。团队崔永一教授、陈雯副教授、辛静静博士为本研究提供了指导和帮助。该研究得到国家自然科学基金(32471940、32171851)、浙江省自然科学基金重点项目(LZ23C160003)、浙江农林大学科研发展基金(2022CFR099)等项目的资助。
(观赏植物种质创新团队)