《Plant Physiology and Biochemistry》：Molecular Regulation of Winter Bud Dormancy in Mulberry (
Morus spp.) through the MaSVP-MaBGA Signaling Module
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本研究针对果桑冬芽休眠期集中导致的产业瓶颈，通过BSA-Seq结合RNA-Seq技术，在染色体13上定位到9.99-11.99 Mb的休眠相关QTL区间，发现β-1,3-葡萄糖苷酶基因MaBGA为关键候选基因。研究人员利用VIGS技术验证MaSVP维持休眠而MaBGA促进萌发的功能，并通过Y1H、双荧光素酶报告基因和EMSA实验证实MaSVP直接结合MaBGA启动子抑制其转录。该研究首次揭示SVP/DAM转录因子直接调控β-葡萄糖苷酶的新机制，为木本植物休眠调控网络提供了新视角。
每当春回大地，果桑的冬芽便会悄然萌动，但不同品种的桑树却有着截然不同的"生物钟"——有些早在3月初就吐露新绿，有些则要等到3月底才迟迟苏醒。这种冬芽休眠期的差异直接决定了果实的成熟时间，然而在农业生产中，主栽品种的集中成熟常导致市场供应短时过剩，给储存、运输和加工带来巨大压力。解决这一难题的关键在于解析桑树冬芽休眠的分子调控机制，从而培育出早晚熟搭配的新品种。
长期以来，科学家们发现杨树、桃树等木本植物的休眠调控核心在于SVP/DAM转录因子家族，但这些因子多通过调控激素平衡间接影响休眠进程。在桑树这一重要经济树种中，冬芽休眠的分子调控网络仍存在大量空白。特别是SVP同源基因如何直接调控下游靶基因，从而精确控制休眠-萌发转换，仍是未解之谜。
为了揭开这一谜团，湖北省农业科学院经济作物研究所的研究团队开展了一项多组学整合研究。他们以晚花桑Morus wittiorum为母本、早花品种'322'为父本，构建了包含337个个体的F1分离群体。通过观察发现，亲本间萌芽时间相差近一个月，F1群体中也出现了明显的性状分离，最早和最晚萌芽的单株时间差达10天左右，为遗传定位提供了理想材料。
研究人员采用BSA-Seq技术对极端表型混池进行测序，在13号染色体上定位到一个9.99-11.99 Mb的QTL区间（命名为LB），该区间内G值最高的SNP位点（10,461,041 bp）位于MaBGA基因的外显子区。RNA-Seq分析显示，在萌芽过程中，与细胞壁组织、β-葡萄糖苷酶活性相关的基因显著富集，而WGCNA进一步将MaBGA锁定在与萌芽时间显著相关的turquoise模块中。
研究团队随后通过VIGS技术验证基因功能：沉默MaSVP导致冬芽提前萌发，而沉默MaBGA或MaFT则显著延迟萌发。这一结果明确揭示了MaSVP作为休眠维持因子、MaBGA作为休眠解除因子的对立功能。
更令人兴奋的是，分子互作实验发现MaSVP蛋白能够直接结合MaBGA启动子上的特异位点，并抑制其转录活性。酵母单杂交实验中，在300 ng/L AbA筛选压力下，含有MaSVPDNA结合结构域与MaBGA启动子片段的酵母菌落仍能正常生长，证明两者存在直接互作。双荧光素酶报告基因实验进一步显示，MaSVP可使MaBGA启动子活性降低约70%。EMSA实验最终确认了MaSVP与MaBGA启动子的特异性结合。
这项研究首次在桑树中揭示了MaSVP-MaBGA这一直接调控模块：在休眠期，MaSVP高表达并抑制MaBGA的转录，从而阻止β-1,3-葡萄糖苷酶降解胞间连丝处的胼胝质，维持休眠状态；随着低温积累，MaSVP表达下降，解除对MaBGA的抑制，促使胼胝质降解、胞间连丝重新开放，休眠得以解除。
该研究创新性地将转录因子与细胞壁修饰酶直接关联，突破了传统激素中介模型的局限，为理解木本植物休眠调控提供了新范式。研究结果不仅为桑树早晚熟品种选育提供了重要靶基因，也为其他果树的休眠调控研究提供了新思路。相关成果发表在《Plant Physiology and Biochemistry》上，为应对气候变化下的果树安全生产提供了理论支撑。
主要技术方法
研究以Morus wittiorum× '322'的F1分离群体（337个体）为材料，通过BSA-Seq定位休眠相关QTL区间，利用RNA-Seq分析基因表达模式，采用WGCNA构建基因共表达网络。功能验证通过VIGS技术在'Guisangyou 12'实生苗上进行，分子互作采用酵母单杂交、双荧光素酶报告基因和EMSA等技术。
3.1 果桑品种萌芽期比较
通过表型观察发现，Morus wittiorum萌芽最晚（3月28日），'322'较早（3月2日），F1群体萌芽时间存在10天左右的差异，表明休眠期性状存在明显分离。
3.2 通过BSA-Seq鉴定冬芽休眠相关QTL区间
BSA-Seq在0.99置信区间下鉴定出13号染色体8.59-12.34 Mb的LB区间，其中9.99-11.99 Mb区间G值最高（2.490）。该区间内排名首位的SNP位点位于MaBGA基因外显子区，表明MaBGA为重要候选基因。
3.3 RNA-Seq结果分析
RNA-Seq显示萌芽期样本与非萌芽期样本相关性较低（<0.8），而组内相关性较高（>0.8）。差异表达基因显著富集于细胞壁组织和β-葡萄糖苷酶活性等GO term，以及植物激素信号转导等KEGG通路。
3.4 候选基因鉴定
WGCNA分析发现turquoise模块与萌芽时间显著相关（r=0.99）。该模块中MaBGA共表达基因显著富集于ABA信号和激素转导通路，提示其参与休眠调控。
3.5 MaBGA启动子分析
启动子序列比较发现，晚花品种Morus wittiorum的MaBGA启动子中SVP等转录因子结合位点数量少于早花品种，这可能解释其表达差异。
3.6 MaSVP、MaBGA和MaFT的功能验证
VIGS实验表明，沉默MaSVP促进萌芽，沉默MaBGA或MaFT延迟萌芽。qRT-PCR证实MaBGA在萌芽前表达显著上调，与其促进萌芽的功能一致。
3.7 MaSVP与MaBGA调控关系的验证
酵母单杂交、双荧光素酶报告基因和EMSA实验一致证明MaSVP直接结合MaBGA启动子并抑制其转录，阐明了两者的直接调控关系。
研究结论与意义
该研究通过多组学整合分析，在桑树中鉴定出一个新的休眠调控模块：MaSVP通过直接抑制MaBGA转录来维持冬芽休眠。这一发现突破了SVP/DAM因子仅通过激素通路间接调控的传统认知，首次将转录因子与细胞壁代谢酶直接关联，为理解木本植物休眠机制提供了新视角。研究不仅为桑树品种改良提供了关键靶点，也为其他果树的休眠调控研究提供了重要参考。随着气候变化加剧，这一成果对保障果树安全生产具有重要应用价值。
