CsRAP2.12–CsERF113L/CsRAP2.7模块通过促进叶绿素的降解来降低黄瓜的耐盐碱性

《Journal of Integrative Plant Biology》：The CsRAP2.12–CsERF113L/CsRAP2.7 module positively regulates chlorophyll degradation to impair saline–alkali tolerance in cucumber

黄瓜盐碱胁迫下叶绿素降解的分子机制及调控策略研究，RNA测序发现CsPPH基因通过CsRAP2.12-CsERF113L/CsRAP2.7模块调控叶绿素降解和光合抑制，基因敲除显著增强抗逆性。

　　

摘要

土壤盐碱化通过破坏耕地对全球农业生产力构成了威胁。防止由盐碱胁迫引起的叶绿素快速降解是提高植物抗性和生产力的关键措施。在本研究中，通过RNA测序发现了一个名为CsPPH的基因，该基因编码一种类叶绿素酶，其在黄瓜（Cucumis sativus L.）中既负调控光合作用也负调控盐碱耐受性。盐碱胁迫会迅速诱导related to APETALA2 2.12（CsRAP2.12）的表达。随后，CsRAP2.12激活了乙烯响应因子113类似物（CsERF113L）和CsRAP2.7的转录，而CsERF113L又进一步转录调控CsRAP2.7。CsERF113L通过直接上调CsPPH、叶绿素b还原酶（CsNYC1）和叶绿素酶2（CsCLH2）的转录来促进叶绿素降解和活性氧（ROS）的积累，并通过上调1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶6/9/10（CsACS6/9/10）间接刺激乙烯合成，从而损害光合作用并加速植物衰老。CsRAP2.7通过促进CsERF113L介导的CsPPH、CsCLH2和CsACS6/9/10的转录激活，间接促进了盐碱胁迫引起的叶绿素降解和光合作用抑制。因此，敲除CsRAP2.12、CsERF113L或CsRAP2.7显著减轻了叶绿素降解，并在盐碱胁迫下提高了光合作用性能，最终增强了植物的抗氧化能力和抗逆性。这些发现表明，CsRAP2.12–CsERF113L/CsRAP2.7模块通过双重调控机制促进了盐碱胁迫引起的叶绿素降解和光合作用抑制。破坏这一模块显著提高了黄瓜对盐碱胁迫的耐受性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

RNA测序数据已存储在美国国家生物技术信息中心（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/），生物项目编号为PRJNA1370884。本文的序列数据可在葫芦科基因组数据库（http://cucurbitgenomics.org/）中找到，对应的访问号为：CsPPH（CsaV3_7G030660）、CsRAP2.7（CsaV3_6G021830）、CsERF113L（CsaV3_6G005100）、CsRAP2.12（CsaV3_3G030950）、CsCLH2（CsaV3_2G013440）、CsNYC1（CsaV3_1G024260）、CsSGR（CsaV3_5G003370）、CsPAO（CsaV3_1G014120）、CsACS6（CsaV3_4G006090）、CsACS9（CsaV3_6G044400）、CsACS10（CsaV3_5G003570）、CsACO4（CsaV3_6G015400）、CsPPH1（CsaV3_4G005750）、CsPPH2（CsaV3_4G017470）、CsPPH3（CsaV3_5G005460）、CsALAD（CsaV3_2G033150）、CsCAO（CsaV3_6G034450）、CsCHL（CsaV3_4G031720）、CsCHLM（CsaV3_1G000080）、CsDVR（CsaV3_3G014130）、CsPOR（CsaV3_4G033870）、CsUROD1（CsaV3_5G010770）和CsUBI（AY372537）。