The CsRAP2.12–CsERF113L/CsRAP2.7 module positively regulates chlorophyll degradation to impair saline–alkali tolerance in cucumber

光合作用 叶绿素 下调和上调 黄瓜 细胞生物学 光合能力 光合效率 蛋白质降解 生物 化学 转录因子 活性氧 叶绿素a 叶绿素b WRKY蛋白质结构域 脱落酸 植物 生物化学 降级(电信) 基因表达 泛素连接酶 耐旱性
作者
Junzheng Wang,Zhenglun Li,Zhimei Chen,Tao Liu,Yong Zhang,Zhen Kang,Xiangguang Meng,Hao Zheng,Jiaqi Pan,Songshen Hu,Guobin Li,Z. Li,Xiaohui Hu
出处
期刊:Journal of Integrative Plant Biology [Wiley]
卷期号:68 (3): 607-627
标识
DOI:10.1111/jipb.70132
摘要

Soil salinization poses a global threat to agricultural productivity by degrading arable land. Preventing the rapid degradation of chlorophyll caused by saline-alkali stress is a crucial means to improve plant resistance and productivity. In this study, RNA sequencing identified CsPPH, a pheophytinase-encoding gene that functions as a negative regulator of both photosynthesis and saline-alkali tolerance in cucumber (Cucumis sativus L.). Saline-alkali stress rapidly induces the expression of related to APETALA2 2.12 (CsRAP2.12). Subsequently, CsRAP2.12 activates the transcription of both ethylene response factor 113-like (CsERF113L) and CsRAP2.7, while CsERF113L further transcriptionally regulates CsRAP2.7. CsERF113L promotes chlorophyll degradation and reactive oxygen species (ROS) accumulation both through direct transcriptional upregulation of CsPPH, chlorophyll b reductase (CsNYC1), and chlorophyllase 2 (CsCLH2) and by indirectly stimulating ethylene synthesis via upregulation of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase 6/9/10 (CsACS6/9/10), thereby impairing photosynthesis and accelerating senescence. CsRAP2.7 indirectly promotes saline-alkali stress-induced chlorophyll degradation and photosynthetic inhibition by facilitating CsERF113L-mediated transcriptional activation of CsPPH, CsCLH2, and CsACS6/9/10. Therefore, knockout of either CsRAP2.12, CsERF113L, or CsRAP2.7 significantly alleviated chlorophyll degradation and enhanced photosynthetic performance under saline-alkali stress, ultimately improving antioxidant capacity and stress tolerance. These findings reveal that the CsRAP2.12-CsERF113L/CsRAP2.7 module promotes saline-alkali stress-induced chlorophyll degradation and photosynthetic inhibition via a dual regulatory mechanism. Genetic disruption of this module significantly improves cucumber tolerance to saline-alkali stress.
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