陕西
种子休眠是木本植物适应复杂环境繁衍后代的重要生存策略。种子休眠解除通常伴随着复杂的激素再平衡过程。然而，这些激素信号如何协同调控木本植物种子萌发的分子机制尚未开展系统解析。
近日，北京林业大学宋跃朋教授团队在Plant, Cell & Environment发表了题为Coordinated action ofTjSPL7andTjNF-YB3breaks seed dormancy by rebalancing ABA–JA levels and modulating downstream signaling inTilia japonica的研究论文。该研究以华东椴（Tilia japonica）种子为研究材料，构建了以激素为中心的多组学转录调控网络，揭示了TjSPL7与TjNF-YB3通过协同ABA–JA平衡调控华东椴种子萌发的分子机制，为理解深度休眠林木种子在自然状态下的休眠维持与萌发启动提供了新见解。
该研究通过多组学联合分析揭示了ABA与JA在 T. japonica 种子发育过程中具有显著的阶段特异性积累特征（图1）。在此基础上，本研究对候选转录因子TjSPL7和TjNF-YB3开展分子功能验证。结果表明，TjSPL7通过抑制NCED6的表达，负调控ABA的生物合成；同时激活JA相关基因MFP2和AOS，正调控JA生物合成，从而通过降低ABA/JA比值，推动种子由ABA主导的休眠维持状态转向JA更有利于萌发启动的状态。
图1 T. japonica 种子发育过程中各激素组分积累特征
而TjNF-YB3则倾向于通过调控下游信号输出影响萌发进程。在拟南芥 nfyb3 突变体中异源表达TjNF-YB3显著延缓了拟南芥的萌发进程，但ABA和JA的积累水平并未发生显著变化，对应的AtNCED6、AtAMI1 和 AtMFP2 等关键基因的表达水平也未发生显著变化。进一步研究表明，TjNF-YB3通过抑制JA/ABA信号阻遏物JAZ3的表达水平，释放其对ABA响应性转录因子 ABI3和ABI5的抑制作用，从而实现对种子萌发的负向调控。
综上，该研究提出了 T. japonica 种子休眠解除的“双层协同调控”模型：一方面，TjSPL7通过抑制ABA积累并促进JA积累降低ABA/JA比值，将种子从ABA主导的休眠维持状态推向JA有利的萌发启动状态；另一方面，TjNF-YB3通过负调控JAZ3增强ABI3和ABI5的表达，对ABA–JA信号交互强度进行再校准，抑制种子萌发。两个调控途径分别作用于“激素代谢重平衡”和“下游信号再校准”两个层面，共同塑造T. japonica 种子从深休眠到萌发的转换过程，为理解木本植物深休眠解除的多激素调控机制提供了新证据（图2）。
图2 TjSPL7和TjNF-YB3调控T. japonica 种子休眠与萌发的工作模型
北京林业大学生物科学与技术学院宋跃朋教授为本研究通讯作者，博士研究生刘磊为第一作者，郝旭日、张瑞、李浩宇、张艺森、胡颖、陈宇参与了相关研究工作。本研究得到了国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金、国家自然科学基金项目和111项目的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1111/pce.70728
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