10月8日記者從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校園藝林學(xué)學(xué)院張帆教授團(tuán)隊(duì)通過組學(xué)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)掘并鑒定到一批參與乙烯誘導(dǎo)康乃馨鮮切花采后衰老過程的候選基因，深入解析了部分候選基因的功能，拓展了人們對(duì)乙烯調(diào)控康乃馨鮮切花采后衰老機(jī)制的理解，為培育貨架期和瓶插期延長(zhǎng)的康乃馨新品種奠定了關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)。該研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《植物雜志》(The Plant Journal)上，張帆教授為本文通訊作者。

鮮切花是花卉的重要流通形式，在節(jié)日問候、情感表達(dá)和家庭園藝等人類活動(dòng)中起著關(guān)鍵作用。由于鮮切花離開母體，水分和養(yǎng)料得不到有效供給，同時(shí)病原菌等有害物質(zhì)滋生，使得鮮切花的貨架期和瓶插期大大縮短。開發(fā)有效、快速、便捷且綠色環(huán)保的新型保鮮劑和保鮮技術(shù)已成為鮮切花產(chǎn)業(yè)鏈中亟待解決的瓶頸問題，這就需要針對(duì)鮮切花采后花瓣衰老的分子機(jī)制開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究。前期研究表明，植物激素特別是乙烯在大多數(shù)重要鮮切花的采后花瓣衰老過程中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，但其具體的分子機(jī)制卻并不十分清楚，這極大地限制了人們對(duì)乙烯調(diào)控鮮切花采后衰老過程的認(rèn)識(shí)。

康乃馨又名香石竹(Dianthus caryophyllus L.)，是世界四大鮮切花之一，同時(shí)也是一種典型的乙烯敏感性切花，被認(rèn)為是研究乙烯調(diào)控鮮切花采后衰老，特別是花瓣衰老的模式植物。過去幾十年的研究明確了乙烯對(duì)康乃馨花瓣的衰老具有重要的調(diào)控作用，但其具體的分子調(diào)控機(jī)制卻并不為人所知。

為了詳細(xì)分析乙烯調(diào)控康乃馨鮮切花采后花瓣衰老的分子機(jī)制，本研究首先構(gòu)建了乙烯處理不同時(shí)間的康乃馨花瓣衰老進(jìn)程轉(zhuǎn)錄組并進(jìn)行了系統(tǒng)分析。研究鑒定發(fā)現(xiàn)，WRKY家族轉(zhuǎn)錄因子DcWRKY75在康乃馨花瓣中能夠快速響應(yīng)乙烯并顯著上調(diào)表達(dá)。通過VIGS技術(shù)瞬時(shí)沉默DcWRKY75能夠明顯延長(zhǎng)康乃馨花瓣的衰老進(jìn)程并抑制乙烯的生物合成，同時(shí)乙烯生物合成關(guān)鍵基因以及衰老相關(guān)基因的表達(dá)量明顯下降。分子證據(jù)表明，DcWRKY75能夠結(jié)合到乙烯生物合成關(guān)鍵基因以及衰老相關(guān)基因的啟動(dòng)子上并促進(jìn)它們的表達(dá)。

進(jìn)一步的分子實(shí)驗(yàn)表明，乙烯信號(hào)核心轉(zhuǎn)錄因子DcEIL3-1能夠結(jié)合到DcWRKY75的啟動(dòng)子上并激活它的表達(dá)。瞬時(shí)沉默DcEIL3-1也能夠明顯延長(zhǎng)康乃馨花瓣的衰老進(jìn)程并抑制乙烯的生物合成，同時(shí)DcWRKY75及其靶基因的表達(dá)量也明顯下調(diào)。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，DcEIL3-1和DcWRKY75之間存在直接的相互作用，他們能夠形成蛋白復(fù)合體來共同調(diào)控下游基因的表達(dá)。

該研究表明，DcEIL3-1-DcWRKY75轉(zhuǎn)錄復(fù)合體模塊對(duì)于乙烯誘導(dǎo)的康乃馨鮮切花采后花瓣衰老過程起著關(guān)鍵的調(diào)控作用。這為培育貨架期和瓶插期延長(zhǎng)的康乃馨新品種奠定了關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)于其他重要觀賞花卉和鮮切花的采后保鮮也具有重要的理論和實(shí)踐意義。(記者 劉志偉 通訊員 蔣朝常 許韓)

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