CrWRKY57与CrABF3协同调控CrCYCD6;1增强柑橘抗旱性及根系发育的分子机制

本研究揭示了柑橘中转录因子CrWRKY57通过与ABA信号通路关键因子CrABF3互作，直接激活细胞周期基因CrCYCD6;1的转录，从而调控根系构型并增强抗旱性的新机制。研究人员通过多物种遗传转化和分子互作实验，证实该模块通过协调ABA信号与细胞分裂途径，为柑橘抗旱育种提供了新靶点。

　　

随着气候变化加剧，干旱已成为制约农作物产量的首要非生物胁迫。柑橘作为全球最重要的经济作物之一，其抗旱机制研究对保障产业可持续发展至关重要。尽管WRKY转录因子在植物胁迫响应中发挥核心作用，但柑橘WRKY57的功能及其调控网络仍属未知。更关键的是，干旱条件下根系构型重塑与激素信号通路的协同机制尚未阐明，这限制了抗旱育种的精准设计。

赣南师范大学生命科学学院国家脐橙工程技术研究中心的研究团队以中国江西特色抗旱柑橘品种"三湖红橘"为材料，发现CrWRKY57受ABA和脱水诱导表达。通过构建CrWRKY57过表达柠檬、烟草和RNAi沉默植株，结合病毒诱导基因沉默(VIGS)技术，证实该基因正向调控抗旱性并促进根系发育。分子机制研究表明，CrWRKY57与ABA信号核心转录因子CrABF3发生物理互作，二者协同结合CrCYCD6;1启动子的W-box和ABRE顺式元件，激活该细胞周期基因的表达。该研究首次揭示了WRKY57-ABF3-CYCD6;1模块通过协调ABA信号与细胞分裂途径调控根系构型的分子机制，为柑橘抗旱育种提供了理论依据和新策略。论文发表于《Horticulture Research》。

研究采用的关键技术包括：转录组测序筛选差异表达基因；农杆菌介导的柑橘遗传转化和病毒诱导基因沉默(VIGS)技术；酵母双杂交(Y2H)和免疫共沉淀(Co-IP)验证蛋白互作；双分子荧光互补(BiFC)定位互作位点；电泳迁移率变动分析(EMSA)鉴定DNA-蛋白结合活性；双荧光素酶报告系统检测转录激活效应。

【CrWRKY57的分子特征与表达分析】
系统发育分析将CrWRKY57归类于WRKY家族II-c亚组，其蛋白含有保守的WRKYGQK七肽和C₂H₂锌指结构域。亚细胞定位显示该蛋白定位于细胞核。表达谱分析表明，CrWRKY57受ABA和脱水显著诱导，且在ABA合成抑制剂氟啶酮处理后仍保持诱导性，提示其响应存在ABA依赖和非依赖双路径。

【遗传转化验证抗旱功能】
在柠檬中过表达CrWRKY57使植株失水率降低50%，丙二醛(MDA)含量和电解质渗漏(EL)显著减少；而RNAi沉默株系则表现出相反表型。烟草异源过表达实验进一步证实，转基因株系在干旱胁迫下维持更高抗氧化能力，活性氧(ROS)积累减少，根系细胞死亡比例下降。

【根系发育调控机制】
VIGS沉默CrWRKY57使三湖红橘主根长度和侧根数量减少50%。相反，过表达烟草根系表现出持续伸长特性。机制研究表明，CrWRKY57与CrABF3在细胞核内直接互作，二者分别特异性结合CrCYCD6;1启动子的W-box和ABRE元件，协同激活该基因转录。沉默CrABF3或CrCYCD6;1均导致类似根系缺陷表型，证实三者构成完整调控模块。

该研究首次阐明WRKY57通过整合ABA信号与细胞周期调控通路来协调干旱适应与发育进程的新机制。发现的CrWRKY57-CrABF3-CrCYCD6;1模块不仅拓展了对植物胁迫响应网络的认识，更为重要的是为柑橘砧木抗旱育种提供了可操作的分子靶点。研究揭示的根系构型调控策略，对发展"节水型"果树栽培体系具有重要应用价值。