中國農(nóng)大新聞網(wǎng)訊??JIPB（Journal of Integrative Plant Biology《植物生理學(xué)報》）近日在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)洪波課題組題為“CmNF-YB8 affects drought resistance in chrysanthemum by altering?stomatal status?and leaf cuticle thickness”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)菊花中一個核因子CmNF-YB8，通過調(diào)控絲/蘇氨酸蛋白激酶CmCIPK6和角質(zhì)生物合成調(diào)控因子CmSHN3的表達(dá)改變菊花葉片表皮的氣孔狀態(tài)和角質(zhì)層厚度，進(jìn)而影響菊花的抗旱性。

干旱是限制植物生長發(fā)育的主要非生物脅迫因素。植物已經(jīng)進(jìn)化出形態(tài)、發(fā)育、生理和生化等適應(yīng)機(jī)制來應(yīng)對干旱脅迫。近年來研究人員發(fā)現(xiàn)，核因子Y（NF-Y）通過調(diào)節(jié)光合作用、滲透作用和根系伸長等過程調(diào)節(jié)干旱抗性。然而，NF-Y基因是否通過其它途徑，特別是通過影響氣孔狀態(tài)或改變角質(zhì)層的結(jié)構(gòu)或組成來調(diào)節(jié)植株的抗旱適應(yīng)性，目前尚不清楚。

CmNF-YB8通過調(diào)控CmCIPK6和CmSHN3的表達(dá)改變?nèi)~片表皮的氣孔狀態(tài)和角質(zhì)層厚度

影響菊花的干旱脅迫抗性

本研究發(fā)現(xiàn)CmNF-YB8表達(dá)會隨著干旱程度的加劇而降低。沉默該基因提高了菊花的抗旱性，同時過表達(dá)該基因降低了菊花的抗旱性；生理指標(biāo)檢測發(fā)現(xiàn)，CmNF-YB8改變了菊花葉片的保水能力。顯微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，CmNF-YB8-RNAi植株具有更多完全關(guān)閉的氣孔和更厚的角質(zhì)層，而過表達(dá)株系與之相反，表明CmNF-YB8通過調(diào)節(jié)葉片氣孔狀態(tài)和角質(zhì)層積累來影響菊花的抗旱性。RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，CmNF-YB8影響了氣孔調(diào)節(jié)相關(guān)基因CmCIPK6和角質(zhì)生物合成相關(guān)基因CmSHN3的表達(dá)。通過酵母單雜（Y1H），電泳遷移實(shí)驗（EMSA）和染色質(zhì)免疫沉淀實(shí)驗（ChIP），證明了CmCIPK6作為CmNF-YB8的直接下游靶點(diǎn)調(diào)控氣孔狀態(tài)。在CmNF-YB8-RNAi背景下分別瞬時沉默CmCIPK6和CmSHN3，證實(shí)CmNF-YB8分別通過影響CmCIPK6和CmSHN3的表達(dá)，改變?nèi)~片氣孔狀態(tài)和角質(zhì)層積累來調(diào)節(jié)菊花抗旱性，并且這兩個途徑是相互獨(dú)立的。

該研究由農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院洪波教授課題組完成。洪波課題組近年來在菊花抗性研究以及核因子NF-Y在菊花中的功能研究中取得了一系列進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了鋅指蛋白CmBBX19和ABA信號途徑主要組分ABF3互作調(diào)控菊花的耐旱性（Xu et al., Plant J, 2020）；核因子CmNF-YB8作為miRNA156的直接上游通過年齡途徑調(diào)控菊花開花（Wei et al.,?Nat. Commun, 2017）。這篇論文進(jìn)一步揭示了CmNF-YB8在調(diào)節(jié)菊花干旱抗性上的重要作用。王添樂博士和魏倩博士為該論文的第一作者，洪波教授與徐彥杰副教授為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金以及北京市科技計劃等項目的資助。