文獻(xiàn)題目：The transcription factor BnaA9.NST3 promotes flowering via the photoperiod pathway in Brassica napus L.

發(fā)表期刊：Plant Physiology

影響因子：8.2

物種：甘藍(lán)型油菜

發(fā)表時(shí)間：2025年5月23日

發(fā)表單位：西南大學(xué)

藍(lán)景科信提供：DAP-seq技術(shù)服務(wù)

主要研究結(jié)果

甘藍(lán)型油菜是重要的油料作物之一，生育期跨度大、種植區(qū)域廣，可通過調(diào)整開花時(shí)間適應(yīng)不同地理環(huán)境。開花期是與油菜產(chǎn)量密切相關(guān)的核心性狀。因此，解析油菜開花時(shí)間的遺傳調(diào)控機(jī)制、明確其環(huán)境適應(yīng)性機(jī)理，具備重要生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。此前已有研究表明，植物次生壁合成與開花進(jìn)程存在關(guān)聯(lián)。生殖生長(zhǎng)啟動(dòng)的典型特征之一就是植株次生生長(zhǎng)增強(qiáng)，開花會(huì)觸發(fā)莖稈木質(zhì)部擴(kuò)張，但目前開花轉(zhuǎn)變過程中地上部發(fā)育重塑與次生生長(zhǎng)耦聯(lián)的分子遺傳機(jī)制尚不明確。

本研究鑒定出NAC家族轉(zhuǎn)錄因子BnaA9.NST3（次生壁增厚調(diào)控因子3），該蛋白是調(diào)控甘藍(lán)型油菜木質(zhì)部纖維細(xì)胞次生壁合成的關(guān)鍵因子。研究通過DAP-seq結(jié)合RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，BnaA9.NST3能夠直接結(jié)合并激活光周期通路核心基因BnaC8.NF-YC9、BnaA10.CO及BnaC9.CO的啟動(dòng)子。酵母雙雜交、酵母三雜交與免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，BnaC8.NF-YC9可與Bna.CO蛋白相互作用形成NF-CO復(fù)合物，通過調(diào)控開花素基因Bna.FT的表達(dá)，最終介導(dǎo)油菜開花進(jìn)程?；蚬δ茯?yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，沉默BnaC8.NF-YC9僅能部分恢復(fù)BnaA9.NST3過表達(dá)株系的早花表型，證明BnaA9.NST3還可通過不依賴NF-CO復(fù)合物的通路調(diào)控開花。晝夜節(jié)律表達(dá)分析顯示，長(zhǎng)日照環(huán)境下，BnaA9.NST3過表達(dá)可顯著上調(diào)BnaA10.CO的表達(dá)，而敲除BnaA9.NST3并未造成BnaA10.CO表達(dá)明顯下降，推測(cè)油菜基因組中存在基因功能冗余現(xiàn)象。此外，本研究還證實(shí)開花素可反向誘導(dǎo)BnaA9.NST3表達(dá)，二者形成正向反饋調(diào)控環(huán)路，協(xié)同調(diào)控甘藍(lán)型油菜的開花發(fā)育與莖稈次生壁生物合成。

本研究在油菜中揭示了開花與次生生長(zhǎng)的協(xié)同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，豐富了開花調(diào)控的分子機(jī)理，也為培育花期適宜的甘藍(lán)型油菜品種提供了候選基因靶點(diǎn)。

圖1. 鑒定BnaC8.NF-YC9為BnaA9.NST3的下游靶基因。（A）基于DAP-Seq結(jié)果，對(duì)BnaA9.NST3的靶基因進(jìn)行GO富集分析。（B）左上方韋恩圖展示：相較于野生型，過表達(dá)株系上調(diào)基因、敲除株系下調(diào)基因中共同包含的92個(gè)開花相關(guān)基因。（C）利用IGV展示BnaA9.NST3在BnaC8.NF-YC9啟動(dòng)子上的結(jié)合峰。（D）通過DAP-seq鑒定得到的BnaA9.NST3 DNA結(jié)合基序。（E）酵母單雜交（Y1H）實(shí)驗(yàn)證明 BnaA9.NST3 可結(jié)合BnaC8.NF-YC9啟動(dòng)子。（F）凝膠遷移實(shí)驗(yàn)（EMSA）證實(shí) BnaA9.NST3 能夠結(jié)合BnaC8.NF-YC9啟動(dòng)子上的預(yù)測(cè)結(jié)合基序。（G）BnaA9.NST3 可激活BnaC8.NF-YC9的表達(dá)。

圖2. BnaA9.NST3直接靶向Bna.CO。（A）利用IGV展示BnaA9.NST3與靶基因BnaA10.CO、BnaC9.CO的結(jié)合情況。（B）酵母單雜交（Y1H）結(jié)果證實(shí)，BnaA9.NST3可結(jié)合BnaA10.CO與BnaC9.CO的啟動(dòng)子。（C）BnaA9.NST3能夠激活BnaA10.CO和BnaC9.CO的表達(dá)。（D）長(zhǎng)日照周期內(nèi)，野生型株系、過表達(dá)株系（OE#8、OE#10）及敲除株系（KO#1、KO#3）中BnaA10.CO*的表達(dá)動(dòng)態(tài)。