蒺藜苜蓿MtCP6启动子调控模块NS-PRM的鉴定及其在根瘤衰老起始中的转录调控机制

本研究针对豆科植物根瘤衰老过程中关键蛋白酶基因MtCP6的转录调控机制展开探索。通过启动子缺失实验与GUS报告系统，研究人员鉴定出一个仅67 bp的根瘤衰老特异性启动子调控模块（NS-PRM），并证实其受AP2/ERF家族转录因子ERF091特异性激活。该发现为揭示根瘤衰老的分子调控网络提供了新视角。

　　

豆科植物与根瘤菌共生形成根瘤器官，但其寿命受衰老过程限制。蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）中半胱氨酸蛋白酶基因MtCP6（cysteine protease 6）在发育性和胁迫诱导性根瘤衰老起始阶段均表现出特异性表达。为解析MtCP6衰老相关表达的调控机制，研究团队构建了系列启动子缺失片段并与GUS报告基因融合，在转基因苜蓿根瘤中进行表达模式分析。结果表明，仅67 bp的最小启动子序列即可驱动根瘤中时空特异性转录激活，该区域被命名为根瘤衰老启动子调控模块（Nodule Senescence Promoter Regulatory Module, NS-PRM）。通过功能获得与缺失实验验证其调控特性后，利用酵母单杂交（Y1H）筛选技术鉴定出AP2/ERF家族转录因子ERF091（曾在百脉根中正向调控结瘤过程）与NS-PRM互作。进一步通过Y1H和烟草瞬时表达实验证实ERF91特异性结合并激活NS元件的转录功能。本研究首次揭示了一个与衰老相关的根瘤特异性调控模块，并为应激响应型ERF家族成员参与MtCP6转录调控提供了实验证据。