研究解析抑制不结球白菜开花的分子机制

南京农大白菜系统生物学实验室在Plant Physiology杂志发表了题为“ETHYLENE RESPONSE FACTOR 070 inhibits flowering in Pak-choi by indirectly impairing BcLEAFY expression”的研究论文。该研究解析了乙烯响应因子BcERF070抑制不结球白菜开花的分子机制。

“三天不吃青，双眼冒金星”。不结球白菜具有丰富的营养品质，口感清新，深受人们喜爱，其开花调控机制一直是人们关注的热点。乙烯是一种常见的植物激素，能够参与植物生长发育、胁迫响应、性别分化、生殖开花等多项生命活动。乙烯可以调控不结球白菜的开花时间，但其分子机制还不清楚。

该研究首先对不结球白菜进行不同浓度的乙烯处理，发现乙烯抑制不结球白菜开花。结合实验室前期研究，发现一个乙烯响应因子BcERF070，其表达量被乙烯诱导。VIGS沉默BcERF070表明BcERF070参与乙烯延迟开花的调控路径。采用Y2H、BiFC、LCI、Pull-down和Co-IP等技术手段，筛选到BcERF070的互作蛋白BcMLP328。

通过不结球白菜过表达和沉默BcMLP328，表明该基因促进不结球白菜开花，但其调控促进开花的信号通路还不清楚。作者进一步以BcMLP328作为诱饵，筛选获得BcMLP328的互作基因BcbHLH30。BcbHLH30属于bHLH家族基因，通过结合E-box元件来参与多种生命活动。作者通过Y1H、LUC、Chip-qPCR、EMSA等方法证实BcLFY是BcbHLH30的下游靶基因，其转录会被BcbHLH30增强。同时，通过LCI以及EMSA等实验方法证实BcERF070、BcMLP328和BcbHLH30之间的关系。结果发现，BcERF070通过抑制BcMLP328对BcbHLH30-BcLFY的促进作用，进而达到抑制不结球白菜开花的作用。

同时，借助DAP-seq方法，找到BcERF070的下游靶基因。经过Y1H、LUC和EMSA等研究证实BcERF070能够特异性地绑定到BcBBX29的启动子上，进而抑制BcBBX29的转录。VIGS沉默BcBBX29会导致不结球白菜早开花，减少BcFT的表达量，表明BcBBX29对不结球白菜开花具有抑制作用。

基于上述结果，提出了BcERF070响应乙烯抑制不结球白菜开花的工作模型（下图）。通常情况下，BcERF070的表达量较低，正常开花。然而，在乙烯诱导下，BcERF070的表达量显著升高。增多的BcERF070会损伤BcMLP328-BcbHLH30复合物对BcLFY的促进作用，从而导致不结球白菜开花延迟。于此同时，BcERF070还能直接促进开花抑制子BcBBX29的表达，从而降低不结球白菜中BcFT的表达，从而抑制开花。

南京农业大学园艺学院李英教授、刘同坤教授为该论文的共同通讯作者，博士生虞章红为本论文第一作者，博士生陈晓山，李燕，Sayyed Hamad Ahmad Shah，肖栋博士，王建军副教授和侯喜林教授参与了相关研究。本项目受到国家自然科学基金(31872106; 32072575),江苏省种业振兴工程[JBGS (2021)015]和国家蔬菜产业技术体系(CARS-23-A-16)的资助。