叶片衰老是植物叶片发育的最终阶段，衰老进程受到内在发育和外部环境因素的影响。2022年2月26日，Plant physiology在线发表了南京农业大学草类逆境与分子生物学团队题为The NAC factor LpNAL delays leaf senescence by repressing two chlorophyll catabolic genes in perennial ryegrass的研究论文，揭示了关键叶绿素降解基因上游衰老抑制子调控叶绿素降解及叶片衰老的分子机制。

叶绿素降解是叶片衰老的最显著特征，该代谢径主要在SGR、NYC1、NOL等叶绿素代谢酶的催化下完成。前期研究发现抑制或敲除SGR、NOL等降解酶编码基因（CCGs）能够显著抑制叶绿素降解，并影响叶片衰老进程（Zhang et al. 2016; Xu et al. 2018&2019; Yu et al. 2021a&b）。目前发现的CCGs上游调控因子大多为促进衰老的正向调控因子，而关于抑制叶绿素降解及叶片衰老的负向调控因子较少。因此开展关键CCGs上游调控因子鉴定及筛选，尤其是衰老抑制子，对于揭示叶片衰老分子调控网络和开展滞绿分子育种均具有重要意义。

本研究通过分析叶绿素a降解酶编码基因LpSGR的启动子活性，发现该启动子中同时存在转录激活和转录抑制顺式作用元件，推测其上游存在抑制LpSGR转录的转录因子。结合前期构建的多年生黑麦草衰老差异表达转录因子文库，借助Y1H技术，筛选并获得了一个NAC类转录因子LpNAL。通过酵母单杂交、EMSA和LUC转录激活等实验进一步证实LpNAL能够直接结合LpSGR启动子的转录抑制活性区域。根据酵母体内转录自激活活性检测、黑麦草原生质体（Yu et al. 2017）的转录抑制系统活性、亚细胞功能定位等实验进一步证实LpNAL为转录抑制子，其转录抑制功能域位于蛋白C端。LpNAL的表达水平也同样随着衰老进程而增加，但LpNAL直接识别并抑制LpSGR的转录。结合酵母单杂交，EMSA，Chip-qPCR分析结果，LpNAL还能够与另一个靶基因（LpNYC1）的启动子结合并抑制该基因的转录。

在黑麦草中分别过表达（OE）和RNA干扰（KD）LpNAL，进一步证实LpNAL能够抑制多年生黑麦草的叶绿素降解及叶片衰老。转录组分析结果进一步验证了上述结论，还发现LpNAL介导的叶片滞绿分子机制也涉及光合系统反应、抗氧化系统代谢以及植物激素（如乙烯和ABA）的代谢与信号传导。

叶片衰老是一个循序渐进的过程，一方面受到加速因子（衰老促进因子）促进作用，另一方面被刹车因子（衰老抑制子）限速。LpNAL是叶片衰老进程中的一个刹车因子，通过与其他转录因子协同作用，共同调控叶绿素降解和叶片衰老进程。

南京农业大学草业学院徐彬教授为通讯作者，余国辉博士后为该论文的第一作者。南京农业大学已毕业博士生谢哲倪，研究生李慧和雷珊珊参与了本次研究。该研究得到了国家自然科学基金，江苏省青年自然科学基金以及国家留学基金委资助的罗格斯大学访学交流等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac070.

校对：葛焱

编辑：许天颖

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