多年生黑麦草（Lolium perenne L.）是全球广泛栽培应用的优质冷季型牧草，其生长迅速，分蘖多，品质好，但多年生黑麦草对干旱较为敏感，干旱易导致其叶片黄化、早衰，严重影响牧草品质。解析干旱诱导叶片衰老与抗旱性之间的分子机制，对改良多年生黑麦草及其它牧草的品质性状具有重要意义。
近日，Horticulture Research 上线了（Advance Access）南京农业大学草业学院徐彬教授团队题为LpCbDR1 regulates leaf senescence and drought tolerance by activating the chlorophyll b reductase gene and stress-related genes in perennial ryegrass 的研究论文。该研究以多年生黑麦草为研究材料，聚焦叶绿素b降解关键基因 LpNOL，深入解析其上游调控因子，成功揭示了一条控制叶片衰老与抗旱性的全新分子通路。
研究发现，叶绿素b还原酶LpNOL是干旱诱导多年生黑麦草叶片黄化的必要因子。通过酵母单杂交文库筛选，鉴定到一个NAC转录因子并将其命名为叶绿素b降解调控因子1（LpCbDR1）。凝胶迁移实验（EMSA）、CUT&Tag-qPCR和转录激活实验验证了LpCbDR1可直接结合 LpNOL 启动子并直接激活 LpNOL 表达。
LpCbDR1 不仅在叶片衰老过程中表达上调，还可被渗透胁迫诱导。转基因黑麦草分析发现过表达 LpCbDR1 会加速叶片衰老但有更强的抗旱性，而敲低 LpCbDR1 则延缓衰老但对干旱更为敏感。
通过转录组测序与CUT&Tag联合分析，鉴定出 LpPLA7 和 LpERF1B 是LpCbDR1的下游靶基因，酵母单杂交、EMSA以及CUT&Tag-qPCR进一步证实LpCbDR1可直接结合这两个基因的启动子。LpPLA7 与 LpERF1B 均受干旱诱导，过表达这两个基因都能增强黑麦草原生质的渗透胁迫耐受性。本研究发现了 LpCbDR1 在衰老和干旱胁迫调控中的作用，其处于两个重要生理过程的交汇点，为揭示植物如何应对环境胁迫提供了新的见解。该研究为多年生牧草和草坪草中叶绿素b分解代谢及干旱诱导叶片衰老的转录调控提供了理论依据，为培育抗逆、滞绿型牧草与草坪草新品种提供了分子基础。南京农业大学草业学院徐彬教授，张敬副教授为本文共同通讯作者，南京农业大学草业学院博士毕业生郝欢欢为第一作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（32441041、32271755、32371778）的资助。文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhag093
