中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園研究員余迪求團(tuán)隊(duì)在 Molecular Plant 在線發(fā)表了題為 Arabidopsis WRKY45 interacts with the DELLA protein RGL1 to positively regulate age-triggered leaf senescence 的研究論文。該研究通過植物分子生物學(xué)、遺傳學(xué)及生物化學(xué)等方法揭示了 WRKY 蛋白可以通過赤霉素途徑調(diào)控植物衰老進(jìn)程，為深入理解植物衰老進(jìn)程提供了一定的理論基礎(chǔ)。

衰老是一個(gè)受內(nèi)外因素共同調(diào)控的復(fù)雜生物學(xué)過程，是包括植物在內(nèi)的大多數(shù)生物體在發(fā)育過程中必然經(jīng)歷的一個(gè)階段。植物一旦衰老，其光合能力將顯著下降，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降，因此研究植物衰老的機(jī)理并尋求抗衰老措施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有重要意義。目前，雖然對(duì)植物衰老的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但有關(guān)植物衰老的分子生物學(xué)機(jī)制及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)仍有待進(jìn)一步研究。

版納植物園植物分子生物學(xué)組研究發(fā)現(xiàn)擬南芥 WRKY45 是一個(gè)衰老相關(guān)基因，在衰老葉片中強(qiáng)烈表達(dá)。表型分析發(fā)現(xiàn)，WRKY45 突變能延緩植物衰老進(jìn)程，而其過表達(dá)則顯著促進(jìn)植物衰老進(jìn)程?；虮磉_(dá)和染色質(zhì)免疫共沉淀分析表明，WRKY45 通過直接調(diào)控一系列衰老相關(guān)基因的表達(dá)來調(diào)控植物衰老過程。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，WRKY45 能與 RGL1 蛋白在細(xì)胞核內(nèi)相互作用形成復(fù)合物，RGL1 是赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的轉(zhuǎn)錄抑制蛋白。通過表型分析發(fā)現(xiàn)，RGL1 過表達(dá)能顯著延緩植物衰老，而赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的轉(zhuǎn)錄抑制蛋白五突變體 della 則表現(xiàn)出衰老加速的表型。通過外源噴施 GA 可以顯著促進(jìn)植物衰老進(jìn)程，而赤霉素合成突變體 ga1 和赤霉素受體三突變體 gid1agid1bgid1c 則表現(xiàn)出明顯衰老延緩的表型。通過遺傳雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)，WRKY45 過表達(dá)植物中提前衰老的表型可以部分地被 RGL1 過表達(dá)所推遲，同時(shí)通過體外實(shí)驗(yàn)和染色質(zhì)免疫共沉淀分析表明 RGL1 可以抑制 WRKY45 對(duì)下游靶基因的直接調(diào)控。

該研究解析了 WRKY45 在植物衰老進(jìn)程中的重要功能，進(jìn)一步闡述了赤霉素途徑在植物衰老進(jìn)程中的作用，證實(shí) WRKY45 可能作為赤霉素途徑和年齡途徑中的重要組分而參與調(diào)控植物衰老進(jìn)程。

版納植物園副研究員陳利鋼為該論文第一作者，余迪求為該論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中科院“西部之光”以及云南省“創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”等的資助。

WRKY45 在赤霉素和年齡誘導(dǎo)衰老過程中的工作模型

WRKY45 在衰老葉中的表達(dá)及其突變體延遲衰老表型