乙烯响应因子SbWRKY50通过表观遗传途径抑制叶绿素降解延迟高粱叶片衰老

　　

叶片是植物进行光合作用的重要器官，在植物生长发育过程中起重要作用。植物的叶片衰老是一种程序性细胞死亡，在这段时期内，植物在成熟叶片中积累的物质，将被分解并运送至植物其他生长旺盛的部位。对于大多数农作物，叶片衰老引起光合作用减退，将极大程度地抑制作物产量潜力的发挥，对园艺植物和新选的饲料植物也会造成严重的经济损失。因此，本工作探寻和发掘五大农作物之一的高粱的叶片衰老相关基因，并对其调控机制做了进一步研究。

我们通过生物信息学分析发现了乙烯合成通路关键成员ETHYLENE-INSENSITIVE 3 (EIN3) 的下游靶基因SbWRKY50。在黑暗诱导以及自然衰老的叶片中，SbWRKY50表达量急剧下降，表明乙烯通路下游基因SbWRKY50可能与叶片衰老相关。在高粱中超表达SbWRKY50会显著延缓植株衰老，而通过CRISPR/Cas9系统敲除SbWRKY50后会加速衰老。

进一步研究表明，SbWRKY50通过调控叶绿素降解途径的多个关键成员影响叶片衰老。SbWRKY50通过与表观遗传PRC1复合体中的SbBMI1A互作，进而招募PRC1引起叶绿素降解途径关键基因上的组蛋白H2Aub富集，从而抑制叶绿素降解途径，延缓高粱衰老。同时，我们的研究发现PRC1通过叶绿素降解途径调控叶片衰老的分子机制在高等植物中是保守的。

bWRKY50超表达高粱(SbOE-1, SbOE-5)、SbWRKY50敲除高粱(W50 KO)与野生型相比的植株衰老表型以及相关调控机制。

叶片衰老与植物产量密切相关，充分研究叶片衰老机理对于提高农作物产量，满足人们的需求具有重要意义。

该研究相关成果以“Ethylene-responsive SbWRKY50 suppresses leaf senescence by inhibition of chlorophyll degradation in sorghum”为题于2023年1月22日在线发表于New Phytologist杂志 (https://doi.org/10.1111/nph.18757)。南京大学生科院博士后陈炜为该论文的第一作者，南京大学生科院孙博教授为该论文的通讯作者。该研究工作得到了中央高校基本科研业务费等项目的资助，在此一并致谢！