近日，生物科学与技术学院康向阳教授团队在杨树叶片叶绿素降解分子调控机制方面取得了重要进展。研究成果以题为"The interplay of growth-regulating factor 5 and BZR1 in coregulating chlorophyll degradation in poplar"的论文，发表在生物学一区TOP期刊《Plant, Cell & Environment》上，揭示了GRF5和BZR1在杨树叶绿素降解中的协同作用机制等。
叶片作为植物光合作用的主要器官，在其生命周期中经历从幼嫩、成熟到衰老的变化，期间伴随着叶绿素含量的显著变化。叶绿素自然衰老及植物激素、黑暗条件和盐胁迫等不利环境因素都会引起叶绿素降解。因此，深入解析叶绿素降解的调控机制对于分子设计育种和提高植物产量具有重要意义。
油菜素内酯（BR）作为一种植物激素，在生长和发育中发挥重要作用，并能诱导叶绿素降解。团队前期研究表明，杨树中过表达GRF5转录因子会增加叶绿素含量，上调叶绿素合成基因表达，抑制叶绿素降解基因表达，说明GRF5在叶绿素代谢通路中起着重要的调控作用。论文研究发现，GRF5过表达株系能延缓BR、脱落酸、黑暗及盐胁迫等诱导的叶绿素降解过程，且GRF5能响应BR信号；进一步通过酵母双杂交、双分子荧光互补和分裂荧光素酶实验证明，GRF5与BR信号关键调控因子BZR1之间存在蛋白互作，且GRF5抑制叶绿素b还原酶基因NYC1和NOL表达，BZR1抑制NYC1表达，从而共同调控叶绿素降解过程；而BZR1与GRF5之间的蛋白互作进一步增强了GRF5对下游基因的抑制作用（图1a）。
图1 GRF5和BZR1调控杨树及其三倍体叶绿素降解分子机制模型
研究提出了GRF5和BZR1协同作用调控杨树三倍体叶绿素降解的分子机制模型。与二倍体相比，三倍体杨树叶片中GRF5和BZR1转录因子差异表达显著上调，而叶绿素b还原酶基因NYC1和NOL差异表达显著下调，这是导致三倍体杨树叶片叶绿素降解延缓的原因之一（图1b）。
生物科学与技术学院博士研究生陈浩为论文第一作者，康向阳教授为论文通讯作者。中国农业科学院作物科学研究所武文琦助理研究员、我校教师杜康及博士、研究生凌傲宇也参与了该项研究工作。此项研究得到了“十四五”国家重点研发计划课题“林木三倍体高效诱导技术研究”（2021YFD2200105）的支持。
