沈阳农业大学齐红岩课题组揭示海藻糖增强甜瓜幼苗耐冷性的新机制

学术 2024-09-10 22:47 山东

薄皮甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）是一种重要的经济作物，在我国和东亚地区广泛种植。然而，在冬春茬栽培的苗期常遇冷害，限制其正常生长发育和花芽分化，延缓果实成熟和上市时间。因此，开展薄皮甜瓜冷胁迫应答及耐冷调控研究具有十分重要的科学和现实意义。

近日，沈阳农业大学齐红岩教授课题组在Plant Physiology 在线发表了题为“Aquaporin CmPIP2;3 links H₂O₂ signal and antioxidation to modulates trehalose-induced cold tolerance in oriental melon seedlings”的研究论文，揭示了海藻糖 (Tre) 通过调控质膜水通道蛋白基因CmPIP2;3的表达，促进质外体过氧化氢 (H₂O₂) 信号转运至细胞内，诱导甜瓜幼苗耐冷性增强的分子机制。

Tre被认为是一种绿色无毒，具有‘生命之糖’美誉的植物生长调节物质，能有效提高作物耐冷性。该研究发现了一个响应Tre的基因CmPIP2;3，采用病毒诱导基因沉默 (VIGs) 技术沉默CmPIP2;3显著增加了植株的冷敏感性，加剧了甜瓜幼苗的冷损伤，表明该基因在增强甜瓜幼苗耐冷性中发挥作用。进一步研究发现，CmPIP2;3能将质外体H₂O₂转运到细胞质中，增强植株的抗氧化能力，提高甜瓜幼苗的耐冷性；同时，两个响应Tre的转录因子，CmABF2和CmABF3被发现可以与CmPIP2;3启动子的ABRE基序结合，激活其表达并调节其转运功能。

综上所述，Tre预处理在很大程度上激活了CmABF2/3-CmPIP2;3转录调控模块，后者翻译的CmPIP2;3蛋白通过促进质外体H₂O₂转运至胞内传导信号，激发下游抗氧化作用，增强甜瓜幼苗耐冷性。

图1. CmABF2/3-CmPIP2:3介导质外体H₂O₂转运调节Tre诱导的甜瓜幼苗耐冷性

沈阳农业大学园艺学院在读博士研究生韩雨晴为该论文第一作者，齐红岩教授和刘涛副教授为该论文共同通讯作者。该工作得到了辽宁省教育厅重点攻关项目、国家自然科学基金和国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目的资助。感谢山东农业大学董汉松教授和中国农业科学院蔬菜花卉研究所王怀松研究员在试验中提供的帮助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae477

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3ODY3MDM0NA==&mid=2247539407&idx=2&sn=976481b307ef4612dbdfddba2ebf03af

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