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北京市農(nóng)林科學院張鳳蘭課題組揭示大白菜未熟抽薹調(diào)控?新機制
近年來，白菜產(chǎn)業(yè)模式的變革使春播及高寒地區(qū)的白菜栽培面積不斷擴大；但由于生態(tài)環(huán)境改變和品種本身等原因，未熟抽薹成為影響此類白菜生產(chǎn)的一種主要危害。產(chǎn)業(yè)問題背后的科學問題是品種在新的栽培環(huán)境下的花期調(diào)控及其環(huán)境適應性研究。干旱或其他環(huán)境條件引起的水分虧缺會導致早花。抗旱性涉及轉錄、激素信號傳導和染色質(zhì)修飾的整體重編程，但如何通過多種通路以協(xié)調(diào)這些調(diào)節(jié)反應仍知之甚少。
2020年10月1日，北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心張鳳蘭課題組在Journal of Experimental Botany發(fā)表了題為A histone H4 gene prevents drought-induced bolting in Chinese cabbage by attenuating the expression of flowering genes 的研究論文，揭示了干旱誘導的大白菜未熟抽薹調(diào)控機制。
該研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白H4蛋白BrHIS4.A04與同源異型結構域蛋白BrVIN3.1存在直接相互作用，BrVIN3.1在耐抽薹大白菜的馴化過程中被選擇。過表達BrHIS4.A04導致大白菜在正常生長條件下提前開花，但在干旱條件下卻阻止了更早抽薹。在干旱條件下，BrHIS4.A04 OE 植株的關鍵ABA信號基因以及光周期開花基因的表達降低。此外，在BrHIS4.A04 OE植株中，這些基因位點的H4-乙酰化水平降低。在干旱條件下，BrHIS4.A04通過ABA信號通路以降低光周期開花基因的表達來進一步阻止提前抽薹。由于在實驗室誘導的干旱條件下，BrHIS4.A04 OE植株沒有表現(xiàn)出與營養(yǎng)或生殖發(fā)育有關的表型，因此該基因在精細調(diào)節(jié)作物的開花時間方面具有潛在價值。
該課題組近年來以提高品種的抗病抗逆性為育種目標，從作物與環(huán)境互作的角度出發(fā)，解析了環(huán)境適應性馴化和改良在白菜類作物基因組和關鍵基因中留下的選擇印跡，并利用遺傳轉化等手段重點研究了控制白菜抽薹時間、抗干燒心等生理性病害的關鍵基因及分子機制，上述相關成果先后發(fā)表在Molecular Plant（2018），Plant Cell and Environment（2019），Theoretical and Applied Genetics(2020)等雜志上。
北京市農(nóng)林科學院蔬菜中心辛曉云博士為論文di一作者，于拴倉、張鳳蘭研究員和蘇同兵副研究員為通訊作者。相關工作得到了國家自然科學基金、科技部重點研發(fā)計劃和北京市自然科學基金等項目的資助。