近日，园艺学院陈日远教授团队在BraRGL1调控菜心抽薹和开花的分子机理研究中取得进展，在中科院一区TOP期刊Horticulture Research （影响因子7.487）上发表了题为“Role of BraRGL1 in regulation of Brassica rapa bolting and flowering”的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad119）。
菜心是十字花科芸薹属芸薹种白菜亚种中的一个变种，是我国华南地区特产的重要蔬菜。菜心的产品器官是菜薹，其发育状况直接决定了菜心的产量和品质，然而有关菜心菜薹（薹茎）发育的分子机制尚不清楚。菜薹形成过程中受一系列激素信号的调控，其中主要是赤霉素（GA），DELLA蛋白作为GA信号转导的重要负调控因子，对薹茎发育起重要作用。
图1 BraRGL1通过介导GA信号转导通路调控菜心抽薹和开花的分子模式图
该研究利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对菜心BraPDS（八氢番茄红素脱氢酶）和BraRGL1（关键DELLA蛋白）基因进行高效和可遗传诱变。菜心BraRGL1功能缺失突变体的花芽分化和抽薹时间显著提前，GA调控蛋白（BraGASA6）、开花相关基因（BraSOC1、BraLFY）、扩展蛋白（BraEXPA11）和木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶（BraXTH3）基因的表达显著上调。BraRGL1过表达植株表现出相反表型。BraRGL1突变体对GA信号更加敏感。此外，BraRGL1与BraSOC1相互作用，外源GA3处理后相互作用强度降低。BraRGL1抑制了BraSOC1对BraXTH3和BraLFY基因的转录激活能力，而GA3的存在增强了BraSOC1的转录激活能力，表明BraRGL1-BraSOC1模块通过GA信号转导途径调控菜心的抽薹和开花。因此，在GA3存在下，BraRGL1被降解，BraSOC1被释放，通过上调BraXTH3和BraLFY的表达，从而调控菜心抽薹和开花（图1）。这些发现提高了我们对菜心抽薹和开花调控机制的认识。此外，菜心BraRGL1突变体在不影响薹茎质量的情况下促进了花芽分化，因此BraRGL1可作为菜心早熟品种分子育种的有价值靶点，为调控这一重要性状的育种策略提供了科学依据。
我校园艺学院2020级博士研究生王俞丹为论文第一作者，园艺学院陈日远教授、宋世威教授和苏蔚高级实验师为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划项目以及国家现代农业产业技术体系专项资金的资助。
文图/园艺学院 宋世威