南湖新闻网讯（通讯员 杨迪）我校园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室产祝龙教授课题组在Plant, Cell & Environment期刊发表了题为“Genome-wide analysis of the phospholipase Ds in perennial ryegrass highlights LpABFs-LpPLDδ3 cascade modulated osmotic and heat stress responses”的研究成果，揭示黑麦草LpABFs-LpPLDδ3级联调控在高温和渗透胁迫抗性中的功能。

黑麦草（Lolium perenne）是一种冷季型草种，生长速度快，广泛作为饲料和草坪草。在温带牧场农业中，它是生产奶制品和肉类的主要饲料草。但是对高温和干旱等非生物胁迫耐受性较差，阻碍了其在产业上的应用。作为细胞膜的重要组成部分，磷脂在植物细胞的信号传递过程中发挥着重要作用，磷脂水解的磷脂酶D (PLD) 参与多种植物非生物胁迫应答，其调控机理尚不明晰。ABF是ABA信号通路转录因子，能够增强植物对干旱和高温耐受性。ABA途径与磷脂代谢的关系仍不清楚。

研究人员从多年生黑麦草基因组数据中鉴定了12个PLD基因，大部分受干旱和高温诱导表达表达。其中LpPLDδ3基因在逆境下表达量变化尤其显著，且启动子区域顺式作用元件分析发现其含有多个ABRE元件，被确定为调控干旱和高温逆境胁迫的关键候选基因。进一步研究发现LpPLDδ3过表达株系磷脂酶D的活性显著增强，水解产物磷脂酸PA含量显著提高（图1）。

图1 过量表达LpPLDδ3增强磷脂酶D活性并提高磷脂酸PA的含量

在高温和渗透胁迫处理下，转基因OE材料的耐受性显著优于WT，特别是高温胁迫下OE生长及存活率远高于WT。转基因植株中ABA信号传导途径ABF转录因子表达量显著高于WT，热胁迫相关基因DREB2A、HSFs的表达量在转基因植株中也显著提高。ABA处理抑制了LpPLDδ3表达，LpPLDδ3启动子区域有多个ABF结合的ABRE基序。研究人员发现LpABF2/4能直接结合到LpPLDδ3启动子区域并抑制其表达（图2）。

图2 LpABF2和LpABF4直接结合到LpPLDδ3的启动子上抑制其表达

研究结果表明，高温和渗透胁迫条件下，LpPLDδ3表达量提高，通过水解PC/PE产生更多的PA，进行增强下游基因包括LpABF2和LpABF4的表达。逆境条件下ABA合成，激活ABF基因表达，黑麦草LpABF2和LpABF4通过直接结合到LpPLDδ3启动子区域来抑制LpPLDδ3的表达，形成负反馈调控通路。相关研究首次报道ABA通路ABFs对PLDs的调控作用（图3）。

图3 LpPLDδ3在高渗和高温应激调节中作用的模型

华中农业大学博士后杨迪为论文第一作者，华中农业大学产祝龙教授为论文通讯作者，美国克莱姆森大学Luo Hong教授对研究进行指导。华中农业大学王艳平副教授、向林副研究员参与部分工作。

论文链接：http://doi.org/10.1111/pce.15211

审核人：产祝龙