MsDREB2A通过调节参与细胞分裂素生物合成的MsCRE1来调控苜蓿的生长

《BMC Plant Biology》：MsDREB2A modulates alfalfa growth by regulating MsCRE1 involved in cytokinin biosynthesis

空间诱变筛选出快速生长苜蓿突变体，解析ERF基因家族调控机制，发现MsCRE1与MsDREB2A互作模块通过细胞分裂素信号通路调控生长，为分子育种提供新靶点。

　　

摘要

背景

太空诱变对于培育新的植物品种至关重要。我们之前曾在太空中对“Deqin”紫花苜蓿种子进行诱变处理，从而获得了一种生长速度较快的突变体。然而，其背后的分子机制尚未明确。本文旨在阐明驱动紫花苜蓿快速生长的分子调控机制。

结果

我们分析了乙烯响应因子（ERF）基因家族，并鉴定出Medicago sativa中的细胞分裂素响应元件1（MsCRE1）基因，该基因是细胞分裂素信号通路中的关键调控因子。功能验证表明，在紫花苜蓿和烟草（Nicotiana tabacum）中过表达MsCRE1可显著提高植物生长速率并大幅增加细胞分裂素含量。在紫花苜蓿的功能基因组数据库中，我们发现MsCRE1与AP2/ERF家族的DREB2A之间存在密切关联。亚细胞定位实验表明，Medicago sativa脱水响应元件结合蛋白2A（MsDREB2A）是一种核定位的负调控因子，并且它能够特异性地与MsCRE1结合。双荧光素酶报告基因实验显示MsDREB2A能够显著激活MsCRE1的表达。机制研究表明，MsDREB2A直接结合到MsCRE1启动子区域的GGCGGTGGCGGTGG序列上。通过RNA干扰下调MsDREB2A的表达可显著提高紫花苜蓿和烟草的生长速率，而其过表达则会抑制这两种植物的生长。

结论

我们发现MsDREB2A-MsCRE1模块通过细胞分裂素信号通路调控紫花苜蓿的营养生长。这一发现为分子育种计划提供了有前景的目标。