南京农大揭示调控菊花花瓣大小的新机制
近日， The Plant Journal在线发表了南京农业大学菊花遗传与种质创新团队的最新研究成果“The TIFY family protein CmJAZ1-like negatively regulates petal size via interaction with the bHLH transcription factor CmBPE2 in Chrysanthemum morifolium”。该研究发现一个TIFY家族基因CmJAZ1-like通过与bHLH转录因子CmBPE2互作，抑制其对扩张蛋白基因CmEXPA7的促进作用，从而形成一个拮抗系统来调控菊花花瓣的大小。
花瓣是被子植物花器官的第二轮，其大小在种内和种间均表现出丰富的多样性，这种变异对于保护内轮生殖器官和吸引传粉者实现生殖受精至关重要，同时也是观赏植物最重要的性状。菊花（Chrysanthemum morifolium）隶属于被子植物最大的科菊科，其花瓣大小的变异非常丰富，菊花花瓣大小直接决定其花径和观赏特性，对于满足不同消费者和市场需求非常重要，一直以来也是育种者选育的目标性状之一。因此，解析菊花花瓣大小发育机制，鉴定关键调控基因，对于不同花径花卉的分子育种具有重要理论和实践意义。
TIFY家族基因JAZ是茉莉酸信号路径中的阻遏因子，除了在植物防御反应中发挥关键作用外，它们还通过与不同的转录因子互作并抑制其对下游基因的作用进而参与到植物生长发育的各个过程，但目前尚未报道JAZ蛋白与花瓣大小的调控相关。本研究挖掘到一个随着菊花花瓣的伸长生长，表达量持续下调的TIFY家族基因CmJAZ1-like，过表达该基因可导致菊花花瓣细胞扩张受到抑制，从而出现花径变小、花瓣变短的表型。进一步筛选得到其互作蛋白CmBPE2，CmBPE2是一个含有Basic区域并具有转录激活活性的bHLH转录因子，在舌状花中高表达，且amiR-CmBPE2转基因菊花由于细胞扩张受到抑制而导致花瓣变小。转录组分析表明，干扰CmBPE2的表达会引起细胞扩张相关基因显著下调，此外，还挖掘到了受CmBPE2直接调控的靶基因CmEXPA7。进一步的实验表明CmBPE2可以激活CmEXPA7的表达，而CmJAZ1-like通过与CmBPE2互作抑制其对CmEXPA7的激活能力；此外，在超表达CmJAZ1-like的背景下干扰CmBPE2，花瓣的大小并没有表现出显著差异，表明两者以相互拮抗的方式来调控菊花花瓣细胞的扩张。本研究将有利于明晰开花植物花瓣大小调控的分子机制，为菊花花型的分子定向育种提供了有效的基因储备和良好的理论基础。
南京农业大学菊花遗传与种质创新团队已毕业博士生关云霄与丁莲副教授为本文共同第一作者，陈发棣教授为通讯作者。团队蒋甲福教授、丁宝清教授等参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家大宗蔬菜产业技术体系岗位专家项目和江苏省种业振兴揭榜挂帅项目等的资助。
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