前沿丨我校菊花遗传育种团队揭示转录抑制因子CmERF4 调控菊花耐涝性的分子机制
近日，我校菊花遗传育种团队在权威杂志Journal of Experimental Botany在线发表了题为“A group VIIIa ethylene-responsive factor, CmERF4, negatively regulates waterlogging tolerance in chrysanthemum”的研究论文，揭示了菊花转录抑制因子CmERF4通过介导能量代谢和活性氧路径相关基因，负调控菊花耐涝性。
菊花（Chrysanthemum morifolium）是我国十大传统名花和世界四大切花之一，具有很高的观赏和经济价值。菊花生产过程极易遭受各种生物胁迫和非生物胁迫的危害，其中涝害是菊花最为严重的非生物胁迫之一，数小时涝渍即会导致大面积死苗，造成严重的经济损失，严重影响菊花产业发展。目前，关于菊花耐涝的研究多集中在不同菊花品种的耐涝性评价及淹水胁迫对菊花生理生化的影响，而调控菊花耐涝性的关键基因及其分子调控机制还鲜有报道。开展菊花耐涝分子机制研究，是进行菊花耐涝性改良与育种的基础，对解决制约菊花产业健康发展的问题意义重大。
该研究发现，CmERF4受涝渍胁迫诱导上调表达，属于ERFVIIIa亚家族，具有转录抑制活性。过表达该基因降低了菊花的耐涝性，而CmERF4-VP64转基因株系的耐涝性显著增强，这说明CmERF4负调控菊花的耐涝性（图1）。
图1CmERF4负调控菊花耐涝性
对转基因菊花株系的转录组分析和生理指标测定表明，CmERF4影响了能量代谢相关基因（ADH、PK和HK2-like）和活性氧相关基因（POD20、POD1-like和CAT-like）的表达（图2）。
图2 CmERF4转基因菊花株系的转录组分析和生理指标测定
综上所述，该研究揭示了CmERF4介导能量代谢和活性氧路径相关基因负调控菊花耐涝性的分子机制（图3）。研究结果为深入解析菊花的耐涝分子机制奠定了基础，为培育耐涝菊花新品种提供了新的理论依据和基因资源。
图3 CmERF4调控菊花耐涝性的工作模式图
南京农业大学园艺学院陈发棣教授为通讯作者，园艺学院已毕业博士生李川微为论文第一作者。南京农业大学园艺学院王利凯教授、蒋甲福教授和陈素梅教授等参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金(32102421)、江苏省自然科学基金(BK20210395)、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目(JBGS[2021]020)、现代农业产业技术体系(CARS-23-A18)、江苏现代农业产业技术体系建设项目、中央高校基本科研业务费专项资助(KYGL2022001, KYQN2022048)和江苏高校优势学科建设工程项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erad451
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