月季（Rosa hybrida），商业上称之为“玫瑰”，是全球栽培面积最大和产值最高的观赏作物，广泛应用于切花、盆花、庭院绿化、城乡美化等。花朵是月季主要的观赏器官，花朵开放和衰老不仅对吸引昆虫授粉和繁衍后代极为重要，也是采后品质保持的重要研究方向。已经明确，花瓣衰老受到植物激素的精确调控，乙烯是加快花瓣衰老的激素，而赤霉素是延缓花瓣衰老的激素。但是，在分子层面，乙烯和赤霉素在花瓣衰老中的互作机制远未明晰。

近日，中国农业大学高俊平团队在The Plant Cell在线发表了题为“The F-box protein RhSAF destabilizes the gibberellic acid receptor RhGID1 to mediate ethylene-induced petal senescence in rose”的研究论文，揭示了一个E3泛素连接酶组分RhSAF介导了乙烯和赤霉素的拮抗从而调节月季花瓣衰老的分子机制。

研究发现，乙烯可以通过泛素蛋白酶体诱导赤霉素受体蛋白RhGID1s的降解来阻遏赤霉素信号转导，从而促进花瓣衰老。花朵开放早期，乙烯生成量较低，不足以诱导花瓣表达足够量的F-box蛋白基因RhSAF，这时的赤霉素受体含量较高，赤霉素信号转导路径活跃，发挥着延缓花瓣衰老的作用。花朵开放后期，乙烯生成量骤增，伴随着RhSAF的大量积累，RhSAF则特异性地识别RhGID1s并介导其通过泛素蛋白酶体途径进行降解。这时，赤霉素信号转导受阻，延缓花瓣衰老的功能被抑制，从而加速花瓣衰老。

综上，该研究从蛋白翻译后修饰层面揭示了一个新的乙烯与赤霉素互作调控花瓣衰老的机制，可为月季切花保鲜技术研发和耐贮运品种创制提供理论依据。

图：乙烯通过泛素-蛋白酶体拮抗赤霉素作用从而加快月季花瓣衰老的机制

中国农业大学的博士生鲁井云、张桂芳为该论文的共同第一作者，江云鹤副教授和高俊平教授为共同通讯作者。加州大学戴维斯分校Cai-Zhong Jiang教授给予了悉心指导。研究得到了科技部重点研发专项和国家自然科学基金的资助。 

据悉，中国农业大学高俊平教授团队近年来在月季花朵开放品质形成和保持的分子机制研究中取得了一系列进展，创建了月季基因编辑技术（Journal of Integrative Plant Biology, 2023），解析了激素和水分两个重要因子调节月季花朵开放的分子机制（Nature Communications, 2023; Plant Physiology, 2023; Plant Cell, 2021; Nature Plants, 2019）；揭示了乙烯与生长素、细胞分裂素等激素互作调节花瓣衰老的分子机制（Plant Physiology, 2023; Plant Cell, 2020, 2021）。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae035