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北京市農(nóng)林科學(xué)院張鳳蘭課題組揭示大白菜未熟抽薹調(diào)控?新機(jī)制
近年來，白菜產(chǎn)業(yè)模式的變革使春播及高寒地區(qū)的白菜栽培面積不斷擴(kuò)大；但由于生態(tài)環(huán)境改變和品種本身等原因，未熟抽薹成為影響此類白菜生產(chǎn)的一種主要危害。產(chǎn)業(yè)問題背后的科學(xué)問題是品種在新的栽培環(huán)境下的花期調(diào)控及其環(huán)境適應(yīng)性研究。干旱或其他環(huán)境條件引起的水分虧缺會導(dǎo)致早花。抗旱性涉及轉(zhuǎn)錄、激素信號傳導(dǎo)和染色質(zhì)修飾的整體重編程，但如何通過多種通路以協(xié)調(diào)這些調(diào)節(jié)反應(yīng)仍知之甚少。
2020年10月1日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心張鳳蘭課題組在Journal of Experimental Botany發(fā)表了題為A histone H4 gene prevents drought-induced bolting in Chinese cabbage by attenuating the expression of flowering genes 的研究論文，揭示了干旱誘導(dǎo)的大白菜未熟抽薹調(diào)控機(jī)制。
該研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白H4蛋白BrHIS4.A04與同源異型結(jié)構(gòu)域蛋白BrVIN3.1存在直接相互作用，BrVIN3.1在耐抽薹大白菜的馴化過程中被選擇。過表達(dá)BrHIS4.A04導(dǎo)致大白菜在正常生長條件下提前開花，但在干旱條件下卻阻止了更早抽薹。在干旱條件下，BrHIS4.A04 OE 植株的關(guān)鍵ABA信號基因以及光周期開花基因的表達(dá)降低。此外，在BrHIS4.A04 OE植株中，這些基因位點(diǎn)的H4-乙酰化水平降低。在干旱條件下，BrHIS4.A04通過ABA信號通路以降低光周期開花基因的表達(dá)來進(jìn)一步阻止提前抽薹。由于在實(shí)驗(yàn)室誘導(dǎo)的干旱條件下，BrHIS4.A04 OE植株沒有表現(xiàn)出與營養(yǎng)或生殖發(fā)育有關(guān)的表型，因此該基因在精細(xì)調(diào)節(jié)作物的開花時間方面具有潛在價值。
該課題組近年來以提高品種的抗病抗逆性為育種目標(biāo)，從作物與環(huán)境互作的角度出發(fā)，解析了環(huán)境適應(yīng)性馴化和改良在白菜類作物基因組和關(guān)鍵基因中留下的選擇印跡，并利用遺傳轉(zhuǎn)化等手段重點(diǎn)研究了控制白菜抽薹時間、抗干燒心等生理性病害的關(guān)鍵基因及分子機(jī)制，上述相關(guān)成果先后發(fā)表在Molecular Plant（2018），Plant Cell and Environment（2019），Theoretical and Applied Genetics(2020)等雜志上。
北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜中心辛?xí)栽?/strong>博士為論文di一作者，于拴倉、張鳳蘭研究員和蘇同兵副研究員為通訊作者。相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃和北京市自然科學(xué)基金等項目的資助。