Учёные раскрыли механизм выхода почек древовидного пиона из состояния покоя
У многолетних древесных растений эндодормантность (глубокий покой) почек критически важна для выживания в неблагоприятных зимних условиях, таких как низкая температура (LT) и обезвоживание. Выход из состояния покоя необходим для возобновления роста почек и цветения. Древовидный пион (Paeonia suffruticosa Andr.), относящийся к секции Moutan рода Paeonia семейства Paeoniaceae, известен высокой декоративной и лекарственной ценностью, а также является новой масличной культурой.
Как многолетнее растение, древовидный пион входит в состояние эндодормантности поздней осенью. Однако из-за слабого понимания механизма выхода из покоя на практике сохраняются проблемы: абортивность цветков, укорочение побегов, аномальное формирование листьев и цветков, что снижает коммерческую ценность и тормозит развитие индустрии.
Предыдущие исследования выявили роль регуляторной сети ABA и генов DAM (Dormancy Associated MADS-box) в контроле покоя почек. Биоактивные гиббереллины (GAs) также способствуют выходу из покоя, а их экзогенное применение быстро прерывает состояние покоя у пиона. Однако механизм регуляции покоя с помощью GA оставался малоизученным.
В журнале Horticulture Research опубликована статья "PsmiR159b-PsMYB65 module functions in the resumption of bud growth after endodormancy by affecting cell cycle in tree peony" профессора Шупенга Гая из Циндаоского аграрного университета.
Исследование сосредоточено на модуле miR159b-GAMYB — классическом и консервативном модуле ответа на GA, участвующем в различных физиологических процессах, но его роль в регуляции покоя была неясна. В данном исследовании показано, что PsmiR159b в большом количестве присутствует в спящих почках, а накопление холода подавляет его экспрессию у древовидного пиона.
Анализ с использованием STTM (short tandem target mimic) для сайленсинга и сверхэкспрессии показал, что PsmiR159b ингибирует выход почки из состояния покоя. Генетический анализ и эксперименты по деградации продемонстрировали, что мишенью PsmiR159b является PsMYB65. PsMYB65 обладает характеристиками транскрипционного фактора и выполняет активирующую роль благодаря своему TRD (transcription regulatory domain).
Длительное воздействие холода и экзогенный GA3 индуцируют экспрессию PsMYB65. Сайленсинг PsMYB65 задерживает распускание почек и демонстрирует более низкую относительную скорость роста. Транскриптомный анализ почек с подавленным PsMYB65 выявил дифференциально экспрессируемые гены, которые значительно обогащены путями, связанными с клеточным циклом и репликацией ДНК. Среди них PsCYCD3;1 был значительно подавлен, а на его промоторе обнаружен MYB-связывающий элемент.
Эксперименты Y1H, EMSA и анализ с помощью двойной люциферазной репортерной системы подтвердили, что PsMYB65 активирует экспрессию PsCYCD3;1, связываясь с его промотором. Более того, сайленсинг PsCYCD3;1 подавляет деление клеток и задерживает распускание почек.
Это исследование раскрывает, что модуль PsmiR159b-PsMYB65 регулирует выход почки из состояния покоя, влияя на клеточный цикл у древовидного пиона. Это новый путь регуляции выхода из покоя с помощью GA, который предоставляет ценные генетические ресурсы для молекулярной селекции пиона по признаку цветения.