萝卜是一种全球广泛种植的根茎类蔬菜作物，其产品器官肉质根营养丰富。萝卜是喜冷凉作物，高温胁迫是萝卜夏秋季生产与供应的主要限制因素，严重影响肉质根形成膨大与营养品质。因此解析萝卜肉质根耐热性状形成的分子机制、高效培育并应用耐热品种成为保证夏秋萝卜优质丰产、实现周年供应的关键措施。KNOX（Knotted1-like homeobox）家族基因是一类编码同源异型结构域转录因子，在植物生长发育与逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。然而，它们在根菜类蔬菜作物热应激响应中的生物学功能及其调控机制仍不明确。
近日，南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院柳李旺教授团队在植物学国际知名期刊Plant, Cell & Environment上发表了题为“RsKNAT3 interacts antagonistically with RsKNAT1 to confer thermotolerance by regulating RsDREB2Atranscription in radish”的研究论文，率先揭示了RsKNAT3与RsKNAT1相互拮抗调控萝卜耐热性的分子机制。
该研究基于萝卜RNA-Seq及RT-qPCR分析鉴定到调控萝卜耐热性差异的关键转录因子RsKNAT1和RsKNAT3，表型分析和相关生理指标测定表明，与对照相比，RsKNAT3沉默植株耐热性明显降低，而RsKNAT1沉默植株表现出相反的趋势（图1）。
图1 RsKNAT1和RsKNAT3沉默植株的耐热性分析
综合利用Y2H、BiFC、Pull-down、荧光素酶互补成像技术发现RsKNAT1与RsKNAT3发生互作（图2）。通过Y1H、双荧光素酶报告系统发现RsKNAT3可激活耐热核心调控因子RsDREB2A基因表达，而RsKNAT1不能结合RsDREB2A的启动子，RsKNAT1可抑制RsKNAT3对RsDREB2A的激活能力，表明RsKNAT1对RsDREB2A的抑制作用需要依赖于RsKNAT3。
图2 RsKNAT1和RsKNAT3蛋白的互作分析
综上所述，在耐热萝卜基因型中，RsKNAT3表达量显著高于RsKNAT1，RsKNAT3作为转录激活子，通过正调控RsDREB2A的表达增强萝卜植株耐热性；在热敏感萝卜基因型中，RsKNAT1表达量高于RsKNAT3，RsKNAT1通过与RsKNAT3互作抑制RsKNAT3对RsDREB2A的激活，进而降低萝卜植株耐热性（图3）。该研究揭示了RsKNAT3与RsKNAT1相互拮抗调控萝卜耐热性的转录调控机制，研究结果为萝卜耐热性状遗传改良与优异种质创新提供了重要的分子靶标与理论基础。
图3 RsKNAT3-RsKNAT1拮抗介导萝卜耐热性的模式图
南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院、生物育种钟山实验室已毕业博士研究生王凯为该论文第一作者，在读博士生李景雪是共同第一作者，柳李旺教授为通讯作者。王燕、徐良副教授参与了这项研究。该研究得到江苏省重点研发计划(现代农业）重点项目(BE2023366)、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目、江苏省农业科技自主创新资金项目[CX(2023)1013]、国家自然科学基金（32172579）以及江苏高校优势学科建设工程（PAPD）等项目资助。原文链接：https://doi.org/10.1111/pce.15619
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