南湖新聞網(wǎng)訊 11月1日，New Phytologist期刊以“The JA-responsive MYC2-BADH-like transcriptional regulatory module in Poncirus trifoliata contributes to cold tolerance by modulation of glycine betaine biosynthesis”為題，在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室柑橘抗逆團(tuán)隊(duì)的研究論文。該研究團(tuán)隊(duì)以柑橘抗寒資源為材料，建立了一個(gè)整合激素參與低溫脅迫應(yīng)答的信號(hào)通路，揭示了低溫脅迫下甜菜堿積累的分子機(jī)制和轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
植物在非生物逆境下，通常體內(nèi)代謝會(huì)發(fā)生變化，自身適應(yīng)脅迫能力也隨之改變。近些年來(lái)，已有很多報(bào)道表明低溫脅迫會(huì)引起植物多種次生代謝物的積累。其中，甜菜堿作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在應(yīng)答低溫脅迫中發(fā)揮著重要作用。但是，低溫誘發(fā)甜菜堿積累的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制尚不清晰。我校柑橘抗逆團(tuán)隊(duì)利用前期構(gòu)建的抗寒資源低溫轉(zhuǎn)錄組，發(fā)掘了一批低溫應(yīng)答基因，從中篩選獲得受低溫誘導(dǎo)的一個(gè)甜菜堿脫氫酶類似基因PtrBADH-like（簡(jiǎn)寫(xiě)為PtrBADH-l）。
團(tuán)隊(duì)研究人員首先通過(guò)超表達(dá)和VIGS技術(shù)闡明了該基因在甜菜堿合成和抗寒中的功能，之后，他們利用酵母單雜交篩選文庫(kù)成功發(fā)掘了其上游轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子PtrMYC2，并通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化、分子生化分析及生理指標(biāo)測(cè)定，證明PtrMYC2通過(guò)結(jié)合PtrBADH-l啟動(dòng)子上的順式作用元件來(lái)調(diào)控其表達(dá)。研究最后證實(shí)低溫下甜菜堿積累受植物激素JA信號(hào)調(diào)控。通過(guò)上述工作，我校柑橘抗逆團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地解析了JA信號(hào)介導(dǎo)PtrMYC2-PtrBADH-l模塊調(diào)控低溫下甜菜堿積累的過(guò)程，揭示了低溫脅迫下甜菜堿積累的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，闡明了參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的信號(hào)途徑。
柑橘抗寒資源低溫脅迫下甜菜堿積累轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制模式圖
近年來(lái)，劉繼紅教授團(tuán)隊(duì)在柑橘脅迫應(yīng)答基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控領(lǐng)域取得多項(xiàng)創(chuàng)新性的研究成果。此前，該團(tuán)隊(duì)還解析了逆境脅迫下多胺、脯氨酸積累的分子機(jī)制，揭示了轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控抗氧化酶及糖代謝基因參與脅迫應(yīng)答的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
該研究受國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金與湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目資助。園藝林學(xué)學(xué)院劉繼紅教授為通訊作者，博士研究生明如宏為第一作者。
論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.17063
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