西蒙得木（Simmondsia chinensis）属于西蒙得木科西蒙得木属，是一种新兴的旱地油料作物，栽培于热带干旱和半干旱地区。由于西蒙得木具有极高的经济价值，很多国家都进行了引种。但西蒙得木对低温敏感，这严重阻碍了其在温带干旱地区的引种。对很多低温敏感的植物而言，低温驯化是提高植物低温耐受性的有效手段。前期研究发现低温驯化增强了西蒙得木的低温耐受性，但是潜在的分子调控机制并不清楚。
2024年7月，Horticulture Research 在线发表了中央民族大学高飞教授团队题为Jasmonate enhances cold acclimation in jojoba by promoting flavonol synthesis 的研究论文。
在本研究中，通过转录组和代谢组分析发现西蒙得木在低温驯化后多种黄酮化合物含量增加，相关的合成酶编码基因显著上调，其中黄酮醇的积累量最为明显。外源添加黄酮醇提高了烟草和酵母菌的低温耐受性，表明黄酮醇的积累在西蒙得木响应低温驯化过程中发挥了重要作用。
图1 低温驯化促进了西蒙得木叶片中黄酮醇的积累
对转录组数据的WGCNA分析发现茉莉酸信号通路在西蒙得木响应低温驯化过程中被显著富集，LC-MS分析表明低温驯化后叶片中茉莉酸含量显著增加，外源添加茉莉酸甲酯提高了西蒙得木的低温耐受性，表明茉莉酸信号通路参与了西蒙得木的低温应答。
通过荧光素酶互补、双分子荧光互补、酵母双/单杂交、荧光素酶活性分析等实验发现ScMYB12与ScTT8的互作促进黄酮醇合成酶ScFLS的表达，ScJAZ13与复合物的ScTT8互作，减弱了ScTT8和ScMYB12对ScFLS的转录活性。利用切-浸-萌芽（CDB）递送系统获得了过表达ScMYB12的西蒙得木毛状根，发现ScMYB12过表达促进了黄酮醇的生物合成，提高了西蒙得木的低温耐受性。最后我们提出一个模型，解释了低温驯化通过茉莉酸信号通路和MYB转录因子促进黄酮醇合成，进一步提高西蒙得木低温胁迫耐受性的分子途径。本研究为西蒙得木耐低温遗传改良提供了候选基因和理论基础。
中央民族大学生命与环境科学学院已毕业博士生郑腊梅为论文第一作者，中央民族大学生命与环境科学学院高飞教授为论文通讯作者。中央民族大学生命与环境科学学院周宜君教授和硕士生李博静，以及北京师范大学生命科学学院张根发教授参与了研究工作。本研究得到国家自然科学基金面上项目和质谱成像与代谢组学国家民委重点实验室（中央民族大学）的资助。
https://doi.org/10.1093/hr/uhae125
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