LpSAPK9-LpABF2/3模块通过调控叶绿素降解基因表达介导多年生黑麦草叶片衰老的分子机制

本研究揭示了多年生黑麦草中LpSAPK9（ subclass I SnRK2激酶）通过磷酸化LpABF2/3转录因子，直接激活叶绿素降解基因（LpSGR/LpNYC1/LpNOL/LpPPH）表达，协同调控ABA介导的叶片衰老进程，为多年生植物抗逆机制研究提供新视角。

　　

叶片衰老是多年生植物应对恶劣环境的重要生理过程。研究表明，植物激素ABA（脱落酸）在此过程中起关键调节作用，而 subclass III SnRK2家族成员（如SnRK2.2/2.3/2.6）是ABA信号的核心组分。然而， subclass I SnRK2在ABA介导叶片衰老中的功能机制尚不明确。

本研究以多年生黑麦草（Lolium perenne）为材料，发现 subclass I SnRK2激酶LpSAPK9定位于叶绿体和细胞核，其表达与叶片衰老进程呈正相关。过表达LpSAPK9可加速发育性及干旱/渗透胁迫诱导的叶片衰老。通过酵母双杂交（Y2H）筛选、荧光素酶互补（LCA）、双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（Co-IP）实验，鉴定出LpABF2和LpABF3为LpSAPK9的互作蛋白。

进一步通过酵母单杂交（Y1H）、植物体内转录激活实验和CUT&Tag-qPCR技术，证实LpABF2/LpABF3直接结合四个叶绿素降解基因（LpSGR、LpNYC1、LpNOL和LpPPH）的启动子并激活其转录。LpSAPK9通过磷酸化LpABF2的S89和T130位点以及LpABF3的S122位点，增强LpABF2/3的转录活性，从而促进叶绿素降解和叶片衰老。

有趣的是，过表达LpSAPK9在加速衰老的同时，降低了叶片ABA含量并下调ABA生物合成基因。该研究最终揭示了LpSAPK9-LpABF2/LpABF3模块通过协同调控叶绿素降解基因表达，控制多年生黑麦草叶片衰老的分子机制。