Plant Journal | 华中农业大学罗靖课题组联合揭示百合花朵衰老调控新机制

近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、园艺作物种质创新与利用国际合作联合实验室、华中农业大学花卉研究所和农业农村部华中都市农业重点实验室罗靖副教授课题组联合张帆教授、云南省农业科学院花卉研究所王继华研究员、英国卡迪夫大学Hilary J. Rogers教授在The Plant Journal发表了题为LoZAT12 accelerates flower senescence by activating the biosynthesis of salicylic acid and ABA in Lilium oriental hybrid ‘Siberia’的研究论文，揭示了锌指蛋白类转录因子LoZAT12和水杨酸、脱落酸合成途径形成正反馈调节，从而加速百合花朵衰老的作用机制。

百合（Lilium spp.）被誉为球根花卉之王，因其美丽芬芳的花朵而具有重要的观赏价值。它在全球市场中位列前五、在我国销售额排名前三的切花种类。我国是全世界最大的百合切花生产国。由于生产与消费区域的分离，鲜切花始终面临着长途运输和长时间运输的挑战。对于‘西伯利亚’等流行百合品种而言，单朵花的开放过程通常持续5-7天。然而，百合花衰老的潜在机制仍不明确。

为了了解百合花朵衰老作用机制，研究人员从激素信号入手，通过激素含量测定，发现百合花朵衰老过程中水杨酸（salicylic acid, SA）和脱落酸（abscisic acid, ABA）含量急剧上升（图1）。这一结果暗示SA和ABA在百合花朵衰老过程中发挥了重要作用。进一步通过外源SA和ABA及其抑制剂处理，明确了其对百合花朵衰老的调节。

图1. 东方百合‘西伯利亚’花朵开放过程中激素含量测定

结合该课题组前期百合花朵开放过程总三代转录组测序，研究人员筛选到响应SA和ABA信号，并在百合花朵衰老过程中大量表达的LoZAT12（Lilium oriental hybrid ZINC FINGER OF ARABIDOPSIS THALIANA12）基因。在百合花朵中沉默该基因，显著延缓百合花朵的衰老（图2）。反之，过表达该基因，明显加速百合和拟南芥花朵的衰老。

图2. LoZAT12在百合花朵中的沉默分析

进一步研究表明，在LoZAT12沉默和过表达样本中，SA和ABA激素合成途径的多个基因的表达发生了显著变化，从中筛选到SA合成关键基因LoPAL2和ABA合成关键基因LoNCED3。双荧光素酶和EMSA等实验证据表明，LoZAT12可直接激活LoPAL2、LoNCED3和激活衰老相关基因LoSAG39的转录，从而促进SA和ABA合成，从多个方面协同加速百合花朵的衰老（图3）。

综上，该研究首次揭示了植物激素水杨酸和脱落酸调控百合花衰老的分子机制，为培育耐贮藏的百合新品种提供了关键理论依据和重要基因资源。

图3. LoZAT12调控百合花朵衰老的作用模型

华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室罗靖副教授、张帆教授、云南省农业科学院花卉研究所王继华研究员和英国卡迪夫大学Hilary J. Rogers教授为论文共同通讯作者，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室博士生陈訾强、硕士生李蕊蕊和徐丰元为论文共同第一作者。华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室王彩云教授、产祝龙教授、仲林林副研究员、云南省农业科学院花卉研究所李绅崇研究员、崔光芬研究员、李帆副研究员和金春莲副研究员参与了本研究。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项基金、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室三年期委托项目、武汉市知识创新专项基础研究项目和云南省“兴滇英才”顶尖团队等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1111/tpj.70465