中国农业大学在读博士生第一作者发表Plant Cell文章，揭示高温影响葡萄着色的分子机制

学术 2024-11-25 22:00 北京

近日，中国农业大学刘扬课题组在国际植物学领域著名期刊 Plant Cell 在线发表了题为 VvFHY3 links auxin and endoplasmic reticulum stress to regulate grape anthocyanin biosynthesis at high temperatures 的研究论文，该研究从全新的角度揭示了高温环境下抑制葡萄花色苷合成的分子和生理机制。

葡萄是全球广泛栽培的重要果树之一，其果实的色泽不仅影响市场价值和消费者偏好，还决定酿酒和加工品质，因此成为遗传改良和环境调控研究的核心方向之一。在全球气候变暖的背景下，高温已成为限制葡萄品质提升的重要非生物胁迫因素。高温通过抑制花色苷的合成和积累，导致葡萄着色不良，果实色泽变淡，从而降低市场价值和加工品质。因此，深入探究高温条件下影响葡萄花色苷合成的机制，对于促进葡萄产业的可持续发展具有重要的理论和实践意义。

以往研究主要集中于调控花色苷结构基因表达的转录因子，而对合成场所的调控了解甚少。此外，能够协调这两个过程的调控机制仍属未知领域。该研究发现，高温抑制葡萄果实花色苷生物合成依赖于生长素和内质网胁迫途径。研究团队鉴定了一个响应高温并调控葡萄花色苷合成基因表达的关键转录因子 VvFHY3。生长素响应因子 VvARF3 可与 VvFHY3 相互作用并抑制其转录激活活性，从而降低花色苷的生物合成。此外，研究还发现内质网胁迫相关转录因子 VvbZIP17 会抑制花色苷的生物合成，而 VvFHY3 可直接结合 VvbZIP17 的启动子区域抑制其转录，并通过与 VvbZIP17 的相互作用降低其 DNA 结合能力。值得注意的是，VvARF3 能干扰 VvFHY3 与 VvbZIP17 的相互作用，从而释放 VvbZIP17 激活未折叠蛋白反应（UPR），进一步抑制花色苷的合成。研究结果揭示了高温胁迫下 VvARF3–VvFHY3–VvbZIP17 调控模块如何整合生长素和内质网胁迫途径，共同影响花色苷的合成。

本研究的共同第一作者为园艺学院在读博士研究生孙延钊和郑焱焱，刘扬教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、中央高校基本科研业务费以及“2115”人才培养计划的资助。刘扬老师于2021年以杰出人才引进到中国农业大学园艺学院，以园艺作物葡萄为研究对象，利用多种技术手段解析环境调控葡萄生长发育和果实品质形成的分子机制，并应用于技术创新和分子设计育种工作，致力于创制优质抗逆的葡萄新种质。

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