生物學(xué)院及林木遺傳育種全國重點實驗室李中海課題組在植物學(xué)知名期刊New Phytologist (一區(qū)Top期刊）在線發(fā)表題為“MYB47 Delays Leaf Senescence by Modulating Jasmonate Pathway via Direct Regulation of CYP94B3/CYP94C1 Expression in Arabidopsis”的研究論文。該研究深入闡釋了轉(zhuǎn)錄因子MYB47通過直接調(diào)控CYP94B3/CYP94C1的表達(dá)，進(jìn)而增強茉莉酸代謝，延緩葉片衰老的分子機制。
葉片是植物進(jìn)行光合作用的關(guān)鍵器官，植物耗費大量資源以支持其生長。葉片衰老是葉片發(fā)育的最后階段，標(biāo)志著其對植物體的貢獻(xiàn)開始減弱。然而，這一過程也是植物物質(zhì)回收和循環(huán)利用的重要途徑。葉片衰老受到復(fù)雜的外源環(huán)境信號、內(nèi)源植物激素及葉片年齡等多重因素的精細(xì)調(diào)控，是植物發(fā)育生物學(xué)中一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。精準(zhǔn)調(diào)控植物衰老進(jìn)程，對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，如糧食產(chǎn)量和品質(zhì)，具有顯著意義。據(jù)估算，在主要作物（玉米、大豆、棉花、水稻、小麥）中，延緩后期功能葉片衰老一天，可使產(chǎn)量增加2-10%。因此，深入研究植物葉片衰老機制具有重要的理論和經(jīng)濟價值。
在該研究中，通過篩選激活標(biāo)簽突變體庫，成功鑒定出轉(zhuǎn)錄因子MYB47在葉片衰老調(diào)控中扮演負(fù)調(diào)控角色。MYB47的組成型或誘導(dǎo)型過表達(dá)顯著延緩葉片衰老，而功能缺失突變體則表現(xiàn)出加速衰老的表型。轉(zhuǎn)錄組分析進(jìn)一步揭示，MYB47過表達(dá)株系中茉莉酸（JA）信號通路受到顯著抑制。相反，myb47突變體表現(xiàn)出JA水平升高，以及JA分解代謝關(guān)鍵基因CYP94B3和CYP94C1的表達(dá)下調(diào)。生物化學(xué)實驗證實，MYB47能夠直接結(jié)合到CYP94B3和CYP94C1的啟動子上，上調(diào)其表達(dá)。因此，MYB47過表達(dá)株系中JA含量顯著降低。此外，在myb47突變體中過表達(dá)CYP94B3或CYP94C1能夠有效緩解其早衰老表型。值得注意的是，JA能夠誘導(dǎo)MYB47的表達(dá)，形成一個負(fù)反饋調(diào)控環(huán)路（JA-MYB47-CYP94B3/C1-JA），從而實現(xiàn)對葉片衰老的精細(xì)調(diào)控。該研究不僅揭示了葉片衰老調(diào)控的精細(xì)分子機制，也進(jìn)一步加深了我們對葉片衰老調(diào)控復(fù)雜性的理解。
JA-MYB- CYP94B3/C1-JA信號通路微調(diào)葉片衰老的作用機制
李中海課題組長期致力于植物葉片衰老調(diào)控的分子機制研究及其在分子育種中的應(yīng)用。近年來，課題組通過與國內(nèi)外研究機構(gòu)合作，在葉片衰老研究方面取得了一系列進(jìn)展。構(gòu)建并不斷完善葉片衰老研究的生物信息學(xué)平臺（Li et al., Nucleic Acids Research, 2020；Cao et al., Molecular Horticulture, 2022; Zhao et al., Journal of Molecular Biology，2024），揭示DNA損傷誘導(dǎo)植物葉片衰老的分子機制（Li et al., New Phytologist, 2020），闡明植物衰老與免疫互作機制（Zhang et al., Molecular Plant, 2021），發(fā)現(xiàn)林木秋季葉片衰老調(diào)控新機制并應(yīng)用于林木分子育種（Wang et al., Plant Cell, 2021；Wang et al., JIPB, 2022），揭示多肽類激素與經(jīng)典植物激素互作調(diào)控葉片衰老的分子機制（Zhang et al., New Phytologist, 2022），闡明組蛋白變體通過調(diào)控鐵離子穩(wěn)態(tài)延緩葉片衰老的新機制（Yang et al., New Phytologist, 2023），以及揭示剪接體蛋白U2B"微調(diào)葉片衰老的分子機制（Yang et al., New Phytologist, 2023）。近期，該課題組揭示了蛋白激酶ATM不依賴于DNA修復(fù)途徑來延緩活性氧誘導(dǎo)的葉片衰老的新機制（Zhang et al., Plant Cell, 2025）。
生物學(xué)院李中海教授為論文通訊作者，博士研究生曹婕和楊琦為共同第一作者。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32470367和32170345）以及北京市自然科學(xué)基金（5232015）等項目的資助。
全文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70133
