我院博士研究生揭示了低温环境下WRKY转录因子介导的转录重编程网络参与香蕉果皮的褐变形成

  发布时间: 2023-06-12   信息员:

  低温冷链是延长采后鲜果货架期的有效方法但是长时间的低温储运往往容易引起果实的冷害现象,如果实风味丢失、果皮色泽暗淡、果肉不能正常成熟等,冷害现象在热带果实中尤为明显。植物已经在生理水平和分子水平上进化出了应对低温胁迫的机制,大量基于模式植物的研究揭示了植物低温适应性的机制,比如经典的ICE1-CBF-COR信号转导模块,但是对于热带作物,例如香蕉是如何响应低温胁迫,为什么容易出现明显的冷害现象的问题还有待解答。

  近日,3344登入口吕培涛课题组Plant Physiology在线发表了题为Low-temperature-induced regulatory network rewiring via WRKY regulators during banana peel browning的研究论文。系统地描述了香蕉果皮在低温环境中染色质可及性、组蛋白修饰、远端顺式调控元件、转录因子结合和基因表达水平的变化,揭示了WRKY转录因子为核心的重编程网络参与香蕉果皮低温褐变形成的调控机制。

 

 

 

  该研究首先检测低温胁迫下香蕉果皮的染色质状态和基因表达变化,发现低温诱导的转录本动态变化伴随着染色质可及性和组蛋白修饰的变化。这些上调的基因在其启动子区域和/或活性增强子区域富集大量WRKY转录因子结合位点。WRKY转录因子结合了这些启动子或者增强子,通过远程调控来加强褐变相关基因的表达该研究联合低温下香蕉果皮差异表达基因,染色质可及性和5WRKYDAP-Seq等数据,重新构建以WRKY转录因子为核心的转录调控网络,发现大量的褐变相关基因直接或者间接被WRKY转录因子所调控(图1

 

1. WRKY为核心的香蕉果皮低温褐变的调控网络

 

  香蕉作为典型的热带水果,其对低温环境十分敏感,短时间的低温储藏会引起香蕉果皮褐变等降低商品性的冷害现象,造成严重的经济损失。该研究结果阐明了低温环境下香蕉果皮褐变过程中WRKY转录因子介导的转录重编程(图2,为研究香蕉等热带植物响应低温胁迫的转录调控机制出了新的见解,并为提高热带水果的耐寒性和延长果蔬货架期提供了潜在的遗传操作靶点。

 

2. 香蕉果皮低温褐变形成分子调控模型

    

  3344登入口吕培涛教授为该论文的通讯作者。生命科学学院博士研究生朱文俊为第一作者。园艺学院博士研究生李华和美国西奈山伊坎医学院博士后董鹏飞为该论文的共同第一作者。3344登入口陈倬副教授,江苏省未米生物科技有限公司钱杨文博士等也参与了此项研究。感谢3344登入口杨贞标教授对该研究的指导和支持,感谢山西农业大学程春振副教授,北京农学院田佶教授和玉林师范学院贝学军博士提供研究材料。该研究在福建省高原学科建设项目江苏省常州市领军创新人才引进培养项目的资助下完成。

 

论文链接:https://doi.org/10.1093/plphys/kiad322