the plant journal
图1. 沉默DcWRKY33能够明显延缓康乃馨花瓣的衰老进程
图2. 沉默DcWRKY33能够明显抑制脱落酸的生物合成和活性氧的积累
图3. DcWRKY33能够结合并激活脱落酸生物合成关键基因和活性氧生成关键基因的启动子
图4. DcWRKY33整合乙烯、脱落酸的合成和活性氧的积累调控康乃馨花瓣衰老的工作模型
M88体育-明升M88体育讯（通讯员 孙政）近日，我校果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室、国家柑橘保鲜技术研发专业中心、花卉研究所和农业农村部华中都市农业重点实验室张帆教授课题组通过组学和分子生物学实验揭示了激素与活性氧互作调控康乃馨鲜切花采后衰老的分子机理，拓展了人们对康乃馨鲜切花采后衰老分子机制的认识，为培育货架期和瓶插期延长的康乃馨新品种以及开发新型切花保鲜剂奠定了关键的理论基础。该研究以“DcWRKY33 promotes petal senescence in carnation (Dianthus caryophyllus L.) by activating genes involved in the biosynthesis of ethylene, abscisic acid and accumulation of reactive oxygen species”为题发表在国际学术期刊Plant Journal上。
花卉是极其重要的园艺作物，在满足人们的精神需求，服务乡村振兴和美丽中国建设中发挥着越来越关键的作用。康乃馨又名香石竹(Dianthus caryophyllus L.)，是世界四大鲜切花之一，具有极高的观赏价值和经济价值。康乃馨同时也是一种典型的乙烯敏感性切花，被认为是研究乙烯调控鲜切花采后衰老，特别是花瓣衰老的模式植物。过去几十年的研究明确了乙烯对康乃馨花瓣衰老具有重要的调控作用，但其具体的分子机制却并不为人所知。
张帆教授课题组前期研究解析了乙烯分别通过下游“油门”组分DcWRKY75 (Xu et al, Plant Journal, 2021, 108: 1473-1492)和“刹车”组分DcHB30 (Xu et al, Journal of Experimental Botany, 2022, 73: 7326-7343)、DcERF-1 (王妍等, 园艺学报, 2022, 49: 1313-1326)调控康乃馨花瓣衰老的分子机制，但对其它因子是否参与以及如何调控康乃馨花瓣衰老仍知之甚少。
为了分析其它因子是否参与调控康乃馨花瓣衰老，本研究首先对康乃馨鲜切花进行脱落酸和过氧化氢（活性氧的一种形式）处理，结果显示，脱落酸和过氧化氢处理能够显著加速康乃馨花瓣的衰老进程。对课题组前期构建的乙烯处理不同时间的康乃馨花瓣衰老进程转录组数据进行分析后发现，WRKY家族转录因子DcWRKY33在康乃馨花瓣衰老过程中能够快速响应乙烯并同时被脱落酸和过氧化氢显著诱导表达。通过VIGS技术瞬时沉默DcWRKY33能够明显延缓康乃馨花瓣的衰老进程，同时乙烯生物合成关键基因、脱落酸生物合成关键基因以及活性氧生成关键基因的表达量明显降低（图1和图2）。
进一步的研究发现，DcWRKY33能够结合到乙烯生物合成关键基因、脱落酸生物合成关键基因以及活性氧生成关键基因的启动子上并激活它们的表达（图3）。
本研究阐明了DcWRKY33转录因子通过正向调节乙烯、脱落酸的生物合成和活性氧的积累来促进康乃馨花瓣衰老的分子机制（图4），拓展了人们对康乃馨花瓣衰老分子调控网络的认识。这为培育货架期和瓶插期延长的康乃馨新品种以及开发新型切花保鲜剂奠定了关键的理论基础，同时对其他观赏花卉和鲜切花的采后保鲜也具有重要的理论和实践意义。
我校果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室硕士毕业生王滕和博士研究生孙政为论文共同第一作者，张帆教授为论文通讯作者，程运江教授和包满珠教授参与了本研究。本研究得到了中央高校基本科研业务费专项基金（2662019PY049）和我校高层次人才启动经费项目等的资助。
英文摘要：
Carnation (Dianthus caryophyllus L.) is one of the most famous and ethylene sensitive cut flowers worldwide, but how ethylene interacts with other plant hormones and factors to regulate petal senescence in carnation is largely unknown. Here we found that a WRKY family transcription factor, DcWRKY33, was significantly up-regulated by ethylene treatment. Silencing and overexpression of DcWRKY33 could delay and accelerate the senescence of carnation petal respectively. Meanwhile, ABA and H2O2 treatments could also accelerate the senescence of carnation petal by inducing the expression of DcWRKY33. Further, DcWRKY33 can directly bind to the promoters of ethylene biosynthesis genes (DcACS1 and DcACO1), ABA biosynthesis genes (DcNCED2 and DcNCED5) and ROS generating gene (DcRBOHB) to activate their expression. Lastly, relationships are existed between ethylene, ABA and ROS. This study elucidated that DcWRKY33 promotes petal senescence by activating genes involved in the biosynthesis of ethylene, ABA and accumulation of ROS in carnation, which give us new strategy to prolong the vase life of cut carnation.
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审核人 张帆
