文獻題目：The transcription factor BnaA9.NST3 promotes flowering via the photoperiod pathway in Brassica napus L.

發(fā)表期刊：Plant Physiology

影響因子：8.2

物種：甘藍型油菜

發(fā)表時間：2025年5月23日

發(fā)表單位：西南大學

藍景科信提供：DAP-seq技術服務

主要研究結果

甘藍型油菜是重要的油料作物之一，生育期跨度大、種植區(qū)域廣，可通過調整開花時間適應不同地理環(huán)境。開花期是與油菜產量密切相關的核心性狀。因此，解析油菜開花時間的遺傳調控機制、明確其環(huán)境適應性機理，具備重要生產應用價值。此前已有研究表明，植物次生壁合成與開花進程存在關聯。生殖生長啟動的典型特征之一就是植株次生生長增強，開花會觸發(fā)莖稈木質部擴張，但目前開花轉變過程中地上部發(fā)育重塑與次生生長耦聯的分子遺傳機制尚不明確。

本研究鑒定出NAC家族轉錄因子BnaA9.NST3（次生壁增厚調控因子3），該蛋白是調控甘藍型油菜木質部纖維細胞次生壁合成的關鍵因子。研究通過DAP-seq結合RNA-seq分析發(fā)現，BnaA9.NST3能夠直接結合并激活光周期通路核心基因BnaC8.NF-YC9、BnaA10.CO及BnaC9.CO的啟動子。酵母雙雜交、酵母三雜交與免疫共沉淀實驗進一步證明，BnaC8.NF-YC9可與Bna.CO蛋白相互作用形成NF-CO復合物，通過調控開花素基因Bna.FT的表達，最終介導油菜開花進程?；蚬δ茯炞C實驗表明，沉默BnaC8.NF-YC9僅能部分恢復BnaA9.NST3過表達株系的早花表型，證明BnaA9.NST3還可通過不依賴NF-CO復合物的通路調控開花。晝夜節(jié)律表達分析顯示，長日照環(huán)境下，BnaA9.NST3過表達可顯著上調BnaA10.CO的表達，而敲除BnaA9.NST3并未造成BnaA10.CO表達明顯下降，推測油菜基因組中存在基因功能冗余現象。此外，本研究還證實開花素可反向誘導BnaA9.NST3表達，二者形成正向反饋調控環(huán)路，協同調控甘藍型油菜的開花發(fā)育與莖稈次生壁生物合成。

本研究在油菜中揭示了開花與次生生長的協同調控網絡，豐富了開花調控的分子機理，也為培育花期適宜的甘藍型油菜品種提供了候選基因靶點。

圖1. 鑒定BnaC8.NF-YC9為BnaA9.NST3的下游靶基因。（A）基于DAP-Seq結果，對BnaA9.NST3的靶基因進行GO富集分析。（B）左上方韋恩圖展示：相較于野生型，過表達株系上調基因、敲除株系下調基因中共同包含的92個開花相關基因。（C）利用IGV展示BnaA9.NST3在BnaC8.NF-YC9啟動子上的結合峰。（D）通過DAP-seq鑒定得到的BnaA9.NST3 DNA結合基序。（E）酵母單雜交（Y1H）實驗證明 BnaA9.NST3 可結合BnaC8.NF-YC9啟動子。（F）凝膠遷移實驗（EMSA）證實 BnaA9.NST3 能夠結合BnaC8.NF-YC9啟動子上的預測結合基序。（G）BnaA9.NST3 可激活BnaC8.NF-YC9的表達。

圖2. BnaA9.NST3直接靶向Bna.CO。（A）利用IGV展示BnaA9.NST3與靶基因BnaA10.CO、BnaC9.CO的結合情況。（B）酵母單雜交（Y1H）結果證實，BnaA9.NST3可結合BnaA10.CO與BnaC9.CO的啟動子。（C）BnaA9.NST3能夠激活BnaA10.CO和BnaC9.CO的表達。（D）長日照周期內，野生型株系、過表達株系（OE#8、OE#10）及敲除株系（KO#1、KO#3）中BnaA10.CO*的表達動態(tài)。