苇状羊茅 (Festuca arundinacea) 是禾本科羊茅属重要的坪饲兼用型草种。作为典型的冷季型草，苇状羊茅的适宜生长温度为15–25℃。然而，随着全球气候变暖，我国夏季常出现38℃以上极端高温天气，易导致苇状羊茅叶片早衰，严重影响其观赏和饲用价值 (Qian et al., 2020)。因此，越夏高温引起的叶片早衰已成为苇状羊茅生长发育及推广利用的最主要限制因素之一。突破越夏高温引起的叶片早衰这一瓶颈，是苇状羊茅育种的重要目标之一。然而，苇状羊茅为异源六倍体，基因组大、杂合度高，且基因组信息未知，阻碍了高温诱导苇状羊茅叶片衰老分子机制的研究。

近日，JIPB在线发表了武汉植物园陈良团队题为“FaNAC047-FaNAC058 module coordinately promotes chlorophyll degradation and reactive oxygen species production during heat-induced leaf senescence in tall fescue”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13897)，揭示了FaNAC047-FaNAC058模块调控高温诱导苇状羊茅叶片衰老的分子机制。

前期研究发现，持续高温胁迫可能通过诱导衰老相关基因的表达，引起苇状羊茅叶片早衰 (Qian et al., 2020)。本研究筛选到一个受衰老和持续高温均显著诱导表达的双功能转录因子FaNAC047，功能分析表明FaNAC047正调控高温诱导的苇状羊茅叶片衰老。叶绿素降解和活性氧 (ROS) 稳态在植物叶片衰老中起关键调控作用 (Guo et al., 2021)。转录组分析发现，叶绿素代谢基因 (FaCCGs) 与FaNAC047的表达呈一致趋势，即受持续高温和衰老均显著诱导表达，反之，过氧化氢酶编码基因FaCAT2的表达则受衰老和长期高温抑制。酵母单杂交、凝胶迁移阻滞及双荧光素酶等实验表明FaNAC047可直接激活FaNYC1、FaNOL和FaSGR并同时抑制FaCAT2的表达，从而促进叶绿素的降解和ROS的积累。

以FaNAC047为诱饵筛选到其互作蛋白FaNAC058，酵母双杂交、双分子萤光互补和pull-down等实验确认了两者的互作关系。功能分析发现FaNAC058正调控高温诱导的苇状羊茅叶片衰老。随后，dual-LUC实验表明，FaNAC047通过与FaNAC058蛋白互作促进了其对下游基因的转录调控作用，且FaNAC058也可直接激活FaCCGs并抑制FaCAT2的表达。有趣的是，除了蛋白互作，FaNAC047也可直接结合FaNAC058的启动子并激活其表达，进而通过转录级联反应促进高温诱导的叶片衰老。

综上所述，本研究揭示了FaNAC047-FaNAC058通过协同调节叶绿素降解和活性氧积累从而调控高温诱导苇状羊茅叶片衰老的分子机制 (图1)，研究结果可为培育耐高温持绿苇状羊茅新品种提供分子元件。

图1. FaNAC047-FaNAC058调控高温诱导苇状羊茅叶片衰老的工作模型

该研究得到了国家自然科学基金、湖北省杰出青年基金、山东省农业良种工程项目和黄三角国家农高区省级科技创新发展专项的资助。