浙江大学董杰组揭示BnIAA32和BnIAA34的特异表达调控甘蓝型油菜幼苗的避荫响应策略

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

密植栽培是作物增产的重要途径，然而过密栽培往往带来荫蔽环境，引起作物产生避荫反应。避荫反应是植物感受到荫蔽环境的光质等变化（例如红光/远红光比例下降）后产生的一系列适应性机制，包括下胚轴延伸、叶柄伸长、开花提前以及加速衰老等。甘蓝型油菜是我国乃至全世界重要的油料作物，已有研究表明，避荫反应会降低油菜籽的产量和品质。尽管大量的研究解析了模式植物拟南芥的避荫反应机制，甘蓝型油菜如何响应荫蔽环境还有待进一步探究。

近日，浙江大学农业与生物技术学院油菜团队董杰课题组在JIPB发表了题为“Temporal control of the Aux/IAA genes BnIAA32and BnIAA34 mediates Brassica napus dual shade responses”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.13582)。该研究发现，与模式植物拟南芥不同，甘蓝型油菜幼苗存在双重避荫响应策略：幼苗早期感受到荫蔽环境时，表现出下胚轴缩短的“非典型”避荫响应（Atypical shade response, ASR）；而相对晚期的幼苗感受到荫蔽环境时，则表现出下胚轴伸长的“典型”避荫反应（Typical shade response, TSR）（图1）。并且，该现象在甘蓝型油菜不同来源种质中是普遍存在的。

图1 甘蓝型油菜幼苗存在双重避荫响应策略

该研究对这一现象的发生机制进行了解析。遗传分析表明，光敏色素BnphyA对于双重避荫响应策略的发生是必需的，甘蓝型油菜BnPHYA基因突变之后，双重避荫响应现象消失。比较转录组学则表明，早期荫蔽和晚期荫蔽引起的基因表达变化有较大差异，与表型差异相一致。但是，早期和晚期荫蔽均可以诱导生长素合成基因YUCCA8的表达以及生长素含量的升高。然而，生长素含量的升高产生的效应不同：幼苗发育早期，生长素含量升高抑制下胚轴延伸，产生ASR表型；幼苗发育晚期，生长素含量升高则促进下胚轴延伸，产生TSR表型。进一步的研究表明，ASR和TSR之间的表型差异与幼苗发育早期特异表达的两个Aux/IAA家族基因BnIAA32和BnIAA34相关，突变油菜BnIAA32和BnIAA34基因后幼苗的ASR表型得到显著抑制。

基于以上结果，该研究提出了油菜幼苗响应荫蔽环境“双重策略”的模式图（图2）。该研究不仅表明甘蓝型油菜有潜力成为一种新型的研究模式来探究作物避荫响应的分子机制，而且为理解植物如何响应荫蔽环境提供了新的思考角度。

图2 油菜幼苗双重避荫响应的模式图

浙江大学农业与生物技术学院博士研究生李亚菲为该论文第一作者，董杰研究员为通讯作者。该研究得到了国家科技创新2030-重大项目、国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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