羽衣甘蓝是秋冬两季园林绿化的特色景观植物,具有响应低温叶片转色特性,新生叶转色后呈现的“红绿”或“白绿”相间的嵌合表型,具有极高的观赏价值。沈阳农业大学冯辉教授团队20余年致力于羽衣甘蓝遗传育种研究,近日,其研究论文在线发表于一区TOP期刊《Journal of Integrative Plant Biology》(JIPB,5年影响因子10.8,https://doi.org/10.1111/jipb.70250),解析了羽衣甘蓝新生叶转白的分子调控网络。

低温是羽衣甘蓝叶片转色的“触发器”。当秋季外界气温降至15℃以下时,羽衣甘蓝的叶绿体发育受阻,但是,其细胞内“三层递进”的基因调控网络,维系了叶绿体正常发育:第一层,低温信号感知环境低温后,冷响应基因BoCBF1被快速激活;第二层,BoCBF1与低磷响应因子BoPHL2结合,形成转录调控复合体,激活下游基因BoWl表达;第三层,BoWl蛋白与ADP核糖基化因子BoARF1互作,激发叶绿体起始发育关键基因BoGLK1的表达。BoWl发生突变后,无法再与BoARF1结合,在低温条件下叶绿体发育受阻,新生叶片便由绿转白。该项研究揭示的叶片转色调控模块,可作为分子育种的重要靶点,用于精准调控羽衣甘蓝的叶片转色。
沈阳农业大学博士研究生宫智超为论文第一作者,任杰副教授、冯辉教授为通讯作者,研究生何宇鹏、李昕源、张志伟和王硕男参与了部分研究工作。该项研究得到了国家自然科学基金(32573072)资助。