莲顶芽萌发是其开花调控的关键阶段,植物激素在芽发育中起核心作用,但脱落酸(ABA)与茉莉酸(JA)信号互作调控莲顶芽萌发的分子机制仍不清晰。已有研究表明,ABA 参与多年生植物芽休眠维持,关键转录因子ABI5是 ABA 信号核心,可抑制种子萌发与芽萌发;而TIFY/JAZ 蛋白作为 JA 通路抑制因子,能与多种激素信号节点互作,但其与 ABI5 协同调控芽萌发的功能尚未被解析。近日,南京农业大学徐迎春教授团队在园艺学顶刊Horticulture Research上发表题为:Molecular mechanism of Abscisic acid regulating bud-break through the NnTIFY10A/B-NnABI5 module in lotus 的研究型论文。研究以莲(Nelumbo nucifera)为材料,揭示脱落酸(ABA)通过NnTIFY10A/B–NnABI5 模块调控莲顶芽萌发的分子机制:外源 ABA 显著抑制顶芽萌发,关键转录因子NnABI5负向调控萌发并直接激活下游NnEM1/6;茉莉酸(JA)通路抑制蛋白NnTIFY10A/B与 NnABI5 互作、削弱其转录激活能力,正向促进顶芽萌发;ABA 可加速 NnTIFY10A/B 降解,JA 合成抑制剂 DIECA 能缓解 ABA 的抑制效应,最终阐明ABA 与 JA 信号交叉协同调控莲顶芽萌发的核心通路。NnTIFY10A与NnTIFY10B的功能验证
研究涉及的关键问题
问题 1:NnABI5 在莲顶芽萌发中发挥什么作用?分子机制是什么?
NnABI5 是负调控因子,显著抑制莲顶芽萌发。机制:①定位细胞核,受 ABA 诱导上调;②形成同源二聚体,直接结合NnEM1/6启动子的 ABRE 顺式元件;③正向激活 NnEM1/6 转录,维持芽休眠、抑制萌发。
问题 2:NnTIFY10A/B 如何参与 ABA 调控顶芽萌发的过程?
NnTIFY10A/B 是正调控因子,通过两条途径参与:①与NnABI5在细胞核直接互作,削弱其 DNA 结合能力与转录激活活性;②ABA 可加速 NnTIFY10A/B 蛋白降解,解除对 NnABI5 的抑制,放大 ABA 的抑制效应;③JA 合成抑制剂 DIECA 可稳定 NnTIFY10A/B,缓解 ABA 抑制。
问题 3:本研究中 ABA 与 JA 的信号交叉关系是什么?有何实验证据?
ABA 通过 JA 通路协同抑制顶芽萌发。证据:①外源25μM ABA显著提升莲顶芽 JA 含量;②ABA 上调5 个 JA 合成关键基因(NnAOS1、NnACX2、NnJMT4、NnLOX2.2、NnLOX3);③ABA 加速NnTIFY10A/B降解,ABA+DIECA可逆转该过程并恢复芽萌发;④NnTIFY10A/B(JAZ 家族)直接抑制 ABA 核心因子 NnABI5,实现信号整合。
NnTIFY10A/B-NnABI5动态模型调控莲顶芽破眠
研究意义
- 1 首次解析莲 ABA-JA 信号交叉调控顶芽萌发的分子模块。
- 2 明确NnTIFY10A/B–NnABI5–NnEM1/6通路为核心调控轴。
- 3 为多年生水生植物休眠解除、花期调控提供理论与靶点。
特刊征稿:Int. J. Plant Biol. 植物激素与基因在植物抗逆中的调控