中国农业科学院作科所揭示生长素响应因子TaARF15-A1调控小麦衰老的分子机制

　　近日，小麦基因资源发掘与利用创新团队研究发现生长素响应因子TaARF15-A1负调控小麦衰老，且在中国小麦种质资源中TaARF15-A1不同单倍型与熟期和株高相关。该研究为生长素路径参与调控谷类作物衰老提供了证据，也为小麦早熟性状提供了一个功能标记。10月25日，相关研究成果在线发表于《植物生理（Plant Physiology）》杂志。

 

　　旗叶变黄衰老是作物成熟的一个重要标志，适时成熟对于光合产物向籽粒的转移和集中极为重要，是品种选育中的一个重要衡量指标。因此，克隆与衰老相关的功能基因，解析其在叶片衰老中的调控机制，将有助于理解作物的衰老与成熟过程。目前，小麦中衰老相关基因研究较少，而且衰老的调控分子机理尚不清楚。

 

　　团队通过关联分析结合比较基因组学分析，发现生长素响应因子编码基因TaARF15-A1变异与小麦成熟期关系密切；TaARF15过表达株系在田间表现出整株、旗叶、穗部衰老延缓和籽粒成熟延缓，而RNA干扰株系和编辑突变体（arf15）株系则表现出衰老和成熟提前。分子机制解析发现TaARF15-A1蛋白与正调控小麦衰老的TaMYC2编码的蛋白均结合到TaNAM-1的启动子区域，且二者存在蛋白-蛋白互作。因此，即使TaARF15-A1不直接影响TaNAM-1的转录，也可通过与TaMYC2互作以及竞争结合同一个基因启动子序列上的相近位点间接抑制TaNAM-1的表达，参与小麦衰老的调控。此外，在全球1497份小麦品种中发现TaARF15-A1可以形成两种单倍型，性状/标记的关联分析表明TaARF15-A1单倍型在多个环境中均与小麦成熟期和株高显著相关，且在中国和全球小麦育种中经历了强烈的选择。

 

　　作科所张学勇研究员与山西农业大学小麦研究所郑军副研究员为论文共同通讯作者，作科所博士研究生李慧芳与已毕业的博士研究生柳洪为论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

 

　　文章链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac497。