近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院菊花遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在Plant, Cell & Environment在線發(fā)表題為"CmBBX28-CmMYB9a Module Regulates Petal Anthocyanin Accumulation in Response to Light in Chrysanthemum"的研究論文，揭示了CmBBX28-CmMYB9a分子模塊在響應(yīng)光照調(diào)控菊花花青苷生物合成及花瓣著色中的新機(jī)制。

菊花是中國十大傳統(tǒng)名花之一，也是世界四大切花之一。光照是影響菊花花瓣著色的關(guān)鍵環(huán)境因素。已有研究表明，遮光處理可顯著抑制花青苷積累和花瓣著色（Hong et al., 2016,Plant Physiology and Biochemistry 103: 120-132），但具體的分子調(diào)控機(jī)制仍不清晰。團(tuán)隊(duì)此前鑒定到一個(gè)激活花青苷生物合成的SG7 R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子CmMYB9a（Wang et al., 2022,Plant Molecular Biology 108: 51-63），但其參與的生物學(xué)過程尚未明確。

本研究發(fā)現(xiàn)，CmMYB9a的轉(zhuǎn)錄水平在光照下顯著上調(diào)，提示其可能參與光照誘導(dǎo)的花青苷生物合成調(diào)控。以CmMYB9a為靶蛋白進(jìn)行酵母雙雜交篩庫，篩選到一個(gè)B-box蛋白CmBBX28，并證實(shí)CmBBX28能與CmMYB9a相互作用形成蛋白復(fù)合體。競爭EMSA實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CmBBX28與CmMYB9a互作后，會(huì)削弱CmMYB9a對(duì)下游花青苷生物合成結(jié)構(gòu)基因CmCHS和CmDFR啟動(dòng)子的結(jié)合能力。qRT-PCR和LUC活性實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，CmBBX28不影響CmMYB9a的轉(zhuǎn)錄水平，但可負(fù)調(diào)控其蛋白豐度。瞬時(shí)遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)顯示，CmBBX28以依賴CmMYB9a的方式抑制CmCHS、CmDFR和CmUFGT的表達(dá)，并降低花瓣中花青苷的積累。此外，qRT-PCR和原核誘導(dǎo)蛋白半體外降解實(shí)驗(yàn)表明，CmBBX28的蛋白穩(wěn)定性在黑暗和光照處理下無顯著差異，但其轉(zhuǎn)錄水平在黑暗條件下顯著誘導(dǎo)，而在光照條件下受到抑制。

圖1. CmBBX28依賴CmMYB9a負(fù)調(diào)控菊花花瓣著色

基于上述結(jié)果，本研究提出了一個(gè)新的光照調(diào)控菊花花瓣著色的分子機(jī)制：黑暗條件下，CmBBX28的轉(zhuǎn)錄被顯著誘導(dǎo)，積累的CmBBX28蛋白與CmMYB9a相互作用，一方面干擾CmMYB9a對(duì)下游花青苷生物合成基因啟動(dòng)子的結(jié)合，另一方面降低CmMYB9a的蛋白穩(wěn)定性，從而抑制花青苷積累；光照條件下，CmBBX28的表達(dá)受到抑制，而CmMYB9a的表達(dá)顯著上調(diào)，最終促進(jìn)花青苷的生物合成和花瓣著色。

圖2. CmBBX28-CmMYB9a分子模塊參與光照調(diào)控菊花花瓣著色機(jī)制模式圖

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)菊花遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)青年教師周李杰、在讀博士研究生彭家琳與已畢業(yè)碩士研究生陳楚文為本文共同第一作者，陳發(fā)棣教授為通訊作者。已畢業(yè)博士王藝光（現(xiàn)任職于浙江農(nóng)林大學(xué)）、王玉璽（現(xiàn)任職于江蘇開放大學(xué)），以及南京農(nóng)業(yè)大學(xué)宋愛萍教授、蔣甲福教授和陳素梅教授也參與了該研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32372745）和海南省自然科學(xué)基金青年基金（322QN340）等項(xiàng)目的資助。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.15390