祝英方课题组/朱健康院士团队鉴定到调节番茄抗冷性状的关键基因BBX31并揭示其在驯化过程的启动子变异及其分子机制

近日，河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室祝英方课题组联合南方科技大学朱健康院士团队，通过GWAS分析鉴定到了调节番茄抗冷性状的关键基因SlBBX31，发现其启动子的27个碱基的遗传变异对番茄群体的抗冷性高度关联，并揭示了该变异干扰了光信号重要因子HY5对BBX31启动子的结合，进而影响番茄的抗冷响应。该成果为番茄的耐冷性状的遗传改良提供了重要的理论基础。相关研究成果在线发表在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》。

低温胁迫是影响作物生长发育、地理分布和产量的重要非生物胁迫。深入理解调节遗传群体抗冷性状的遗传基础对于作物的遗传改良非常重要。植物已知可以整合光和温度信号来应对低温胁迫，然而大多农作物整合光温信号的关键基因仍不明确。

该团队通过对317份番茄群体的低温表型进行全基因组学关联（GWAS）分析，鉴定到一个低温诱导转录因子SlBBX31启动子上的InDel（27-bp）变异与耐冷性状高度关联，并且该遗传变异在驯化过程受到了选择。该变异（27-bp插入）主要在野生番茄品种中发现，而在栽培番茄中几乎消失。有意思的是，野生番茄的抗冷性普遍弱于栽培番茄；并且在低温诱导后，SlBBX31在野生番茄中的表达量要普遍低于栽培番茄，因此SlBBX31的表达水平与番茄的抗冷性高度相关。

通过对SlBBX31启动子的序列进行分析，发现其含有多个SlHY5结合的ACE元件，接着发现27-bp的插入干扰了HY5对SlBBX31的转录激活；通过基因编辑的功能验证，发现SlHY5和SlBBX31都正向调节番茄的抗冷性；进一步的转录组和DAP-seq分析揭示了SlBBX31调节的低温响应基因和结合元件。该工作不仅揭示番茄整合光温信号调节低温抗性的重要遗传变异，阐明了SlHY5-SlBBX31-SlCBFs分子模块调节低温抗性的分子机制，而且为番茄等重要作物耐冷性状的改良提供了直接靶位点。

河南大学祝英方教授和云南师范大学的祝光涛教授是论文的共同第一作者，祝英方教授、Leelyn Chong博士和朱健康院士是本文的共同通讯作者，中国农业科学院基因组研究所的黄三文研究员、中国农业大学的林涛教授和安徽农业大学的王镇教授等也参与了此项研究。本研究得到了国家自然科学基金、河南省优秀青年基金、河南省高校科技创新人才计划的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.14016

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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