Plant Physiol | 华中农业大学郁金香团队揭示转录因子NAP调控郁金香花瓣衰老的机理
花瓣衰老是一个不可逆的生理过程，观赏花卉的花期长短直接决定了其观赏价值和经济效益。郁金香（Tulipa gesneriana）是世界上广受欢迎的球根花卉之一，具有极高的观赏价值，在荷兰一度引起“郁金香狂热”，但目前对于郁金香花瓣衰老机制的探究较少。挖掘郁金香花瓣衰老过程中的关键基因，深度解析花瓣衰老机理，可为郁金香切花保鲜和延长花期提供理论基础，促进郁金香产业的发展。
近日，华中农业大学园艺林学学院郁金香研究团队在Plant Physiology上发表了题为“TgNAP promotes petal senescence through regulating salicylic acid and removing reactive oxygen species in Tulipa gesneriana”的研究论文，揭示了TgNAP通过双重调控SA的合成和H2O2的积累，从而促进郁金香花瓣的衰老。
该团队根据郁金香花瓣衰老5个时期（绿苞期、着色期、盛花期、早衰期和晚衰期）的转录组数据，对NAC转录因子家族的表达进行分析，其中TgNAP (NAC-like, activated by APETALA3/PISTILLATA) 的表达量在花瓣衰老阶段显著上调。在郁金香花朵和花瓣圆片中通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术沉默TgNAP明显延缓了郁金香花朵和花瓣的衰老进程，而超表达TgNAP的拟南芥表现出提前衰老的表型。此结果说明，TgNAP正向调控植物的衰老过程。
进一步研究发现，TgNAP沉默郁金香花瓣中SA和H2O2含量显著低于对照，且具有较高的POD酶活性，呈现出更强的活性氧清除能力。沉默TgNAP削弱了SA或H2O2处理对花瓣衰老的促进作用，而在超表达TgNAP拟南芥中则呈现相反的趋势。此外，通过Y1H、EMSA和LUC实验证明，TgNAP分别能与参与SA合成的关键基因TgICS1和TgPAL1启动子结合并激活其表达，同时也能与过氧化物酶基因TgPOD12和TgPOD17启动子结合并抑制其转录。
综上所述，该研究揭示了TgNAP调控郁金香花瓣衰老的分子机制：TgNAP通过调节TgICS1、TgPAL1、TgPOD12和TgPOD17的转录，导致SA和H2O2含量积累，从而加速郁金香花瓣的衰老。本研究部分阐述了郁金香花瓣衰老调控的机制，为郁金香花期改良育种和采后保鲜技术研发提供理论基础和关键基因资源。
图1 TgNAP调控郁金香花瓣衰老的模式图
华中农业大学园艺林学学院产祝龙教授和王艳平副研究员为该论文的共同通讯作者。华中农业大学园艺林学学院博士研究生孟琳为第一作者。华中农业大学园艺林学学院向林副研究员和博士生杨海坡参与了该项工作。本研究得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金面上项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiac351
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