Nature Commun | 中国农科院作科所刘斌研究组揭示弱蓝光诱导叶片衰老的分子机制
责编 | 王一
近日，中国农业科学院作物科学研究所刘斌团队在国际知名学术期刊Nature Communications在线发表了题为The mechanism of low blue light-induced leaf senescence mediated by GmCRY1s in soybean的研究论文，揭示了弱蓝光遮荫条件下诱导大豆叶片衰老的分子机理。
该研究首先探讨了两种遮荫信号——低红光：远红光比值（LR:FR）和弱蓝光（LBL）对大豆叶片衰老过程的影响。实验结果显示，LR:FR和LBL均能促使叶片提前衰老，而两者叠加更会加速这一衰老进程，揭示了两种遮荫信号通过不同途径调控大豆叶片衰老。
遗传学分析表明，大豆中蓝光受体隐花色素GmCRY1s的功能缺失突变体（Gmcry1s-qm）呈现叶片早衰表型，而GmCRY1b过表达材料则显示出叶片衰老延迟的现象，从而证实了蓝光受体GmCRY1s在弱蓝光诱导叶片衰老过程中发挥主要作用。进一步研究表明，激活状态下的GmCRY1s能够与DELLA蛋白GmRGAa和GmRGAb相互作用并维持其蛋白稳定性；而GmRGAa和GmRGAb可靶向抑制衰老相关基因GmWRKY100，延缓叶片衰老进程。在弱蓝光环境下，GmRGAa和GmRGAb蛋白水平下降，GmWRKY100表达量增加，进而促进大豆叶片衰老。
研究团队以天隆一号为亲本，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除了GmWRKY100基因，构建了Gmwrky100突变体株系。在北京地区的田间试验显示，Gmwrky100突变体的底部叶片衰老明显延迟，并且显著提高了大豆产量。
综上所述，该研究不仅解析了弱蓝光遮荫信号诱导大豆叶片衰老的分子机制，而且创制了具有抗叶片衰老特性的耐荫突变体，为开发适合密植栽培的高产大豆新品种提供了重要的新基因资源和育种新材料。
图1.弱蓝光诱导大豆叶片衰老分子机制的模式图
中国农业科学院作物科学研究所已毕业博士李庄、博士后吕向光和研究员李宏宇为该论文的共同第一作者，刘斌研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院农业科学技术创新项目和中央公益性科研机构基本研究基金的资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-45086-5
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