茶树芽休眠与萌发的分子开关：CsWRKY21-CsDREB17模块的调控机制与育种潜力

《Horticultural Plant Journal》：The CsWRKY21-CsDREB17 Module regulates bud dormancy and bud break of tea plants

本研究针对茶树春季萌芽时间调控这一关键农艺性状，通过多组学分析发现CsWRKY21转录因子直接结合CsDREB17启动子并激活其表达，从而抑制芽体萌发。低温与脱落酸（ABA）通过诱导CsWRKY21表达强化该通路，揭示了环境信号与内源激素协同调控茶树芽休眠的新机制，为定向育种提供理论靶点。

　　

春季茶叶的采收时间直接决定其经济价值，早春茶的价格可达普通茶叶的数十倍。然而茶树芽体休眠的分子调控网络复杂，低温与激素信号如何整合调控萌芽时间仍是未解之谜。传统研究多聚焦MADS-box等转录因子，而对DREB家族及WRKY家族在芽休眠中的作用认知有限。此前研究发现CsDREB17与萌芽时间相关，但其上游调控机制尚未阐明。

为解决这一难题，湖南农业大学刘仲华院士团队在《Horticultural Plant Journal》发表研究，通过基因组关联分析（GWAS）锁定CsDREB17为关键基因，进而利用转录组筛选发现CsWRKY21与其启动子存在结合潜能。研究综合运用酵母单杂交（Y1H）、凝胶迁移实验（EMSA）、双荧光素酶报告系统验证二者直接互作，并通过病毒诱导基因沉默（VIGS）和拟南芥过表达实验证实其功能。样本来源包括129份茶树重测序资源（国家种质长沙圃）及栽培品种‘碧香早’幼苗。

3.1 GWAS鉴定CsDREB17为萌芽关键基因

在Chr4:227498087-227498092区间发现3个SNP位于CsDREB17启动子的W-box顺式元件，其-log₁₀P值超11，显著关联萌芽时间表型（图1A）。

3.2 转录组揭示WRKY家族在休眠阶段富集

芽体转录组显示WRKY、ERF、MYB家族在休眠阶段显著富集（q<0.05），其中CsWRKY21在深休眠期表达最高（图1B-C）。

3.3 CsWRKY21序列与表达特性分析

系统进化表明CsWRKY21与拟南芥AtWRKY21同源，具典型WRKYGQK结构域和C2H2锌指 motif（图2A,C）。亚定位于细胞核（图2B），低温（3h）与ABA（48h）诱导其表达，而ABA合成抑制剂Flu抑制其活性（图3C-G）。

3.4 CsWRKY21直接激活CsDREB17转录

Y1H和EMSA证实CsWRKY21结合CsDREB17启动子W-box（图4D-E）；双荧光素酶实验显示其使启动子活性提升3倍（图4G-H）。

3.5 沉默CsWRKY21促进茶树萌芽

asODN抑制CsWRKY21后，CsDREB17表达下降71.1%（图5B-C）；VIGS沉默使萌芽率提高1.5倍（图5D-F）。

3.6 拟南芥过表达验证基因功能

过表达CsWRKY21拟南芥在ABA（1 μmol·L^?1）和低温（4°C）下萌芽延迟，营养生长减缓（图6C-I）。

研究结论揭示CsWRKY21作为低温与ABA信号的整合者，通过直接激活CsDREB17表达维持芽体休眠。该模块的发现不仅完善了茶树萌芽调控网络，更为分子标记辅助选育早萌品种提供新靶点。讨论中指出启动子SNP可能影响WRKY结合效率，后续需解析CsDREB17下游靶基因及与其他因子（如MADS27）的互作机制。