近日，園藝學(xué)院陳日遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)在BraRGL1調(diào)控菜心抽薹和開花的分子機(jī)理研究中取得進(jìn)展，在中科院一區(qū)TOP期刊Horticulture Research （影響因子7.487）上發(fā)表了題為“Role of BraRGL1 in regulation of Brassica rapa bolting and flowering”的研究論文（論文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad119）。

　　菜心是十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種中的一個(gè)變種，是我國華南地區(qū)特產(chǎn)的重要蔬菜。菜心的產(chǎn)品器官是菜薹，其發(fā)育狀況直接決定了菜心的產(chǎn)量和品質(zhì)，然而有關(guān)菜心菜薹（薹莖）發(fā)育的分子機(jī)制尚不清楚。菜薹形成過程中受一系列激素信號的調(diào)控，其中主要是赤霉素（GA），DELLA蛋白作為GA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要負(fù)調(diào)控因子，對薹莖發(fā)育起重要作用。

圖1 BraRGL1通過介導(dǎo)GA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控菜心抽薹和開花的分子模式圖

　　該研究利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)對菜心BraPDS（八氫番茄紅素脫氫酶）和BraRGL1（關(guān)鍵DELLA蛋白）基因進(jìn)行高效和可遺傳誘變。菜心BraRGL1功能缺失突變體的花芽分化和抽薹時(shí)間顯著提前，GA調(diào)控蛋白（BraGASA6）、開花相關(guān)基因（BraSOC1、BraLFY）、擴(kuò)展蛋白（BraEXPA11）和木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶/水解酶（BraXTH3）基因的表達(dá)顯著上調(diào)。BraRGL1過表達(dá)植株表現(xiàn)出相反表型。BraRGL1突變體對GA信號更加敏感。此外，BraRGL1與BraSOC1相互作用，外源GA3處理后相互作用強(qiáng)度降低。BraRGL1抑制了BraSOC1對BraXTH3和BraLFY基因的轉(zhuǎn)錄激活能力，而GA3的存在增強(qiáng)了BraSOC1的轉(zhuǎn)錄激活能力，表明BraRGL1-BraSOC1模塊通過GA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)控菜心的抽薹和開花。因此，在GA3存在下，BraRGL1被降解，BraSOC1被釋放，通過上調(diào)BraXTH3和BraLFY的表達(dá)，從而調(diào)控菜心抽薹和開花（圖1）。這些發(fā)現(xiàn)提高了我們對菜心抽薹和開花調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)。此外，菜心BraRGL1突變體在不影響薹莖質(zhì)量的情況下促進(jìn)了花芽分化，因此BraRGL1可作為菜心早熟品種分子育種的有價(jià)值靶點(diǎn)，為調(diào)控這一重要性狀的育種策略提供了科學(xué)依據(jù)。

　　我校園藝學(xué)院2020級博士研究生王俞丹為論文第一作者，園藝學(xué)院陳日遠(yuǎn)教授、宋世威教授和蘇蔚高級實(shí)驗(yàn)師為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目以及國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金的資助。

文圖/園藝學(xué)院　宋世威