类型a：学术研究报告

作者及研究机构
本研究由南京农业大学园艺学院的Yajun Yan、Wanwan Zhang等学者共同完成，通讯作者为Fadi Chen教授。研究成果发表于期刊*Molecular Horticulture*（2025年，第5卷第15期）。

学术背景
该研究聚焦于菊花（*Chrysanthemum morifolium*）对涝渍胁迫的响应机制，重点关注乙烯（ethylene）生物合成的分子调控网络。涝渍是全球范围内影响农作物生产的重要非生物胁迫之一，尤其在长江中下游等易涝地区，菊花的浅根系使其对涝渍极为敏感。尽管乙烯在植物应对缺氧环境中的作用已被广泛研究（如促进通气组织形成和不定根发育），但其在菊花涝渍响应中的具体调控机制尚不明确。

研究团队前期发现，涝渍胁迫下乙烯合成关键酶基因CmACS6（1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶6，1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 6）表达显著上调，但其上游调控因子及功能机制未明。因此，本研究旨在揭示CmHRE2-like（缺氧响应ERF类转录因子）通过调控CmACS6介导乙烯合成，进而影响菊花涝渍耐受性的分子机制。

研究流程与方法
1. 乙烯合成与表型分析
- 实验材料：以商业菊花品种‘Jinba’为研究对象，设置涝渍处理组（WL）及外源乙烯处理组（ET+WL）。
- 检测指标：通过气相色谱测定根和叶片中乙烯产量；统计叶片黄化比例、叶绿素含量及电解质泄漏率。
- 结果：涝渍12小时后，叶片乙烯产量升至对照组的2.01倍，伴随显著叶绿素降解（图1）。外源乙烯加剧涝渍敏感表型，证实乙烯负调控菊花耐涝性。

1. CmACS6功能验证

   • 基因克隆与表达：从‘Jinba’中克隆CmACS6（ORF 1452 bp），体外酶活实验证实其催化ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）合成的活性（图1h）。
     
   • 转基因构建：通过农杆菌介导获得CmACS6过表达（OX）和干扰（amiR）株系。
     
   • 表型分析：OX株系ACC合成酶活性提高1.8倍，乙烯产量增加，涝渍7天后叶片损伤率达39.35%（野生型17.35%）；amiR株系则表现相反趋势（图2）。
     

2. 上游调控因子筛选

   • 启动子分析：预测CmACS6启动子中的GCC-like顺式作用元件，通过DNA亲和捕获结合质谱技术鉴定到转录因子CmHRE2-like。
     
   • 结合验证：酵母单杂交（Y1H）和电泳迁移率实验（EMSA）证实CmHRE2-like直接结合CmACS6启动子（图4c-d）。染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）进一步验证其在体内的结合活性（图4e）。
     

3. CmHRE2-like功能研究

   • 遗传互作：在CmHRE2-like过表达株系中沉默CmACS6，发现乙烯产量降低，涝渍损伤减轻（图6），表明CmHRE2-like的作用部分依赖CmACS6。
     
   • 转录组分析：RNA-seq显示CmACS6干扰株系中氧化还原酶活性及黄酮合成通路富集，可能通过清除活性氧（ROS）增强耐涝性（图3）。
     

主要结果与逻辑关联
- 乙烯的负调控作用：涝渍诱导乙烯爆发，导致叶片黄化（图1-2），这一现象通过外源乙烯处理和转基因实验得到验证。
- CmACS6的核心地位：其表达量与乙烯产量及涝渍敏感性正相关（图2），且酶活实验证实其催化功能（图1h）。
- CmHRE2-like的调控机制：作为上游转录因子，直接激活CmACS6表达，形成CmHRE2-like-CmACS6级联通路（图7）。

结论与价值
本研究首次揭示CmHRE2-like-CmACS6模块通过调控乙烯合成负调控菊花耐涝性的分子机制（图7）。科学价值在于填补了乙烯信号在菊花涝渍响应中的分子空白，应用价值为通过基因编辑（如沉默CmACS6）培育耐涝菊花品种提供了靶点。

研究亮点
1. 创新性发现：鉴定到CmHRE2-like作为CmACS6的直接上游调控因子，解析了乙烯合成级联通路。
2. 方法学创新：结合DNA亲和捕获与质谱技术筛选转录因子，并通过病毒诱导基因沉默（VIGS）验证遗传互作。
3. 应用潜力：为菊花抗涝育种提供分子标记，并可拓展至其他浅根系作物。

其他价值
研究揭示了乙烯在涝渍响应中的“双刃剑”作用：短期内促进适应性形态建成，但过量积累导致叶片衰老。这一发现为作物抗逆性平衡调控提供了新视角。