河南农业大学揭示ClWRKY53-ClBCM/ClSGR模块介导叶绿素降解途径调控西瓜衰老的分子机制

植物衰老是农业生产中的“双刃剑”：适度延缓衰老可延长光合周期，进而提升作物产量、改善采后保鲜性能；精准诱导衰老则有助于增强作物抗逆性。然而，在西瓜中关于衰老基因的挖掘及其调控网络解析因遗传基础狭窄和遗传多样性较低而进展缓慢。迄今为止，只有一个早衰突变体“Royal Golden”被报道，但其背后的分子机制始终成谜。

研究团队利用“Royal Golden”衍生自交系WM103与正常材料WT2构建F₂分离群体，结合课题组自主开发的5K西瓜液相芯片进行BSA-seq分析，将候选基因初步定位在10号染色体上。进一步通过分子标记将区间缩小至86.63 Kb，最终确定该基因编码一个BALANCE OF CHLOROPHYLL METABOLISM（ClBCM）蛋白。为验证其功能，研究人员采用VIGS和CRISPR/Cas9基因编辑技术，分别对ClBCM 进行瞬时沉默与稳定敲除。结果表明，无论是沉默株系还是敲除突变体，均表现出典型的早衰表型，叶绿素含量和光合能力均显著下降，表明ClBCM 在维持叶绿素稳态和延缓衰老中发挥着重要作用。同时确认与衰老相关的WRKY转录因子家族的多个基因在早衰突变体中差异表达，进一步通过实验验证发现正向调控衰老的转录因子ClWRKY53可直接结合ClBCM 的启动子调节其转录。此外，蛋白互作分析发现ClBCM与ClSGR存在直接互作，协同调控体内叶绿素稳态。

河南农业大学在读博士生段世享和陈雅心为论文共同第一作者，杨路明教授和朱华玉教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、河南省杰出青年基金项目等项目的资助。