沈阳农业大学发现CmABF1 和 CmCBF4协同调控腐胺合成以增强甜瓜幼苗耐冷性

甜瓜（Cucumis melo. L）是低温敏感作物，低于15℃生长即受限，在我国东北地区以设施早熟栽培为主，育苗时间集中在12月份至翌年3月份，该时段正是冬春严寒季节，因此，在育苗阶段或定植初期极易遭受低温危害。低温会抑制瓜苗的正常生长和花芽分化，延缓成苗和上市时间，因此，冷害已经成为制约东北地区设施甜瓜生产的主要问题。近年来，内源多胺（PA）已被证实参与甜瓜苗期低温响应，外源施用亦可缓解苗期冷害症状，但是关于低温诱导多胺积累的机制尚不清楚。此外， C-repeat-binding factor（CBF）依赖途径和脱落酸（ABA）信号途径是关键的两条响应低温的独立途径。PA，CBF和ABA三条途径之间在耐低温方面是否存在关联，尚属未知。

2022年4月， Horticulture Research 在线发表了沈阳农业大学齐红岩教授团队题为CmABF1 and CmCBF4 cooperatively regulate putrescine synthesis to improve cold tolerance of melon seedlings 的研究论文。

研究者首先通过病毒诱导基因沉默技术（VIGS）证明了精氨酸脱羧酶基因（CmADC）是低温下甜瓜幼苗合成腐胺的关键基因。基于全基因组鉴定明确了甜瓜基因组中存在4个CmCBF和5个CmABF（abscisic acid-responsive element binding factor）成员，进一步通过酵母单杂交试验、GUS共表达、荧光素酶报告试验和VIGS试验解析了CmABF1和CmCBF4正调控CmADC表达（图1）以促进腐胺（Put）合成响应低温的分子机制。此外，其他CmABF和CmCBF成员也存在一定的调控作用。该研究首次证明了CmADC是ABA和CBF依赖途径响应低温的一个下游交汇点（图2），为ABA和CBF两条途径交联增添新证据。该研究为甜瓜耐冷育种提供了优异基因资源以及设施早熟栽培中通过提高Put含量以解决设施甜瓜冷害问题提供了理论依据。

图1 CmABF1和CmCBF4直接靶定CmADC启动子

图2 ABFs和CBFs协同调节Put合成促进甜瓜幼苗耐冷的机制图

沈阳农业大学园艺学院已毕业博士生李猛为该文第一作者（现就职于河南农业大学园艺学院）。沈阳农业大学园艺学院院长齐红岩教授为该论文通讯作者。青年教师刘涛副教授、博士生段晓宇和高歌也参与了部分研究工作。该研究得到了财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-25）的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac002

转自：“园艺研究”微信公众号

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