南京农业大学研究生，南京农业大学研究生院
株高是决定株型的核心因素之一，对作物观赏价值和产量有着重要影响，一直是品种选育的重要性状。YABBY （YAB） 编码一类植物特有的转录因子家族，在侧生器官中以极性的方式表达，调控侧生器官近远轴极性的建立。然而，大多数关于YAB基因的研究集中在少数模式植物上，且YABs基因在双子叶植物株高调控中的作用机制尚不明确。
近日，南京农业大学陈发棣教授团队在Plant Physiology发表了题为“DWARF AND ROBUST PLANT regulates plant height via modulating gibberellin biosynthesis in chrysanthemum”的研究论文，揭示了一个非极性表达的YAB转录因子CmDRP （其所在的FIL/YAB3 subcladeⅡ亚支在十字花科中丢失） 通过直接抑制赤霉素合成基因CmGA3ox1的表达从而影响赤霉素的生物合成来调控菊花株高的分子机制。
该研究发现一个YAB转录因子Chrysanthemum morifolium Dwarf and Robust Plant （CmDRP） ，属于一个功能未知的FlL/YAB3亚支，且该亚支在十字花科中丢失，以非极性方式在侧生器官中表达 （图1A） 。研究者通过菊花的遗传转化发现超表达CmDRP植株出现严重矮化、且茎秆粗壮、叶片硕大，而干扰植株的表型与之相反 （图1B-D） 。经检测发现CmDRP超表达植株中内源GA3含量显著下调，而干扰CmDRP植株中的GA3含量则显著增加。外源赤霉素和抑制剂处理可部分恢复转基因植株表型。对转基因植株进行转录组差异分析和RT-qPCR分析发现，CmGA3ox1的表达水平在超表达CmDRP植株中显著下调，而在干扰株系中显著上升，通过酵母单杂、LUC和ChIP-qPCR实验进一步验证CmDRP能直接结合CmGA3ox1的启动子，并抑制其表达。
图1 CmDRP在菊花中的表达模式与转基因表型
综上，该研究提出了CmDRP通过GA路径参与调控菊花株高的工作模型 （图2） 。在野生型中，CmDRP通过结合下游GA合成基因CmGA3ox1的启动子，并抑制其表达，负调控菊花GA3的合成；而在过表达转基因株系中，CmDRP蛋白显著增多，通过结合下游GA合成基因CmGA3ox1的启动子抑制其表达，使得GA3的含量显著降低，进而导致过表达植株严重矮化。
图2 CmDRP调控菊花株高模式图
南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室2022届博士毕业生张雪（现华大生命科学研究院）与团队丁莲副教授为本文共同第一作者，陈发棣教授为通讯作者。南京农业大学宋爱萍副教授、陈素梅教授、蒋甲福教授等参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、国家大宗蔬菜产业技术体系、江苏省种业振兴揭榜挂帅项目、江苏现代农业产业技术体系建设项目和江苏高校优势学科建设工程等项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiac437
南京农业大学研究生(南京农业大学研究生院)