研究背景
碱性/中性转化酶CINs是高等植物中蔗糖代谢的重要蛋白家族之一，其在调控植物的生长和发育、以及响应各种环境胁迫等方面发挥着至关重要的作用。然而，CINs对植物响应低温胁迫的调控作用尚不清楚。番茄是我国设施蔬菜栽培的主要作物之一，但其生长过程对环境温度比较敏感，严重影响番茄的产量和品质。因此，阐明番茄等作物的低温胁迫响应机理和分子机制，对于实现园艺作物的抗性育种及满足社会对果蔬品质和产量的需求意义重大。
研究结果
1. 过表达SlCIN8增强了番茄幼苗的耐低温性
对过表达转基因番茄和野生型‘Micro-Tom’番茄进行了低温胁迫(4℃)处理。与野生型相比，WT番茄叶片显示出更明显的损伤，表现为叶片卷曲、黄化。过表达株系的Fv/Fm比值明显高于野生型(WT)，电导率较野生型(WT)明显降低。过表达SlCIN8能够有效降低低温胁迫下番茄植株叶片电解质渗透率，并提高低温胁迫下番茄叶片的质膜抗性。
图1 野生型和SlCIN8过表达番茄植株的耐寒相关性状评估结果
2.过表达SlCIN8抑制了转基因番茄中ROS的积累
在4 ℃处理后，相较于WT，过表达植株积累了较少的ROS(图2)，MDA含量较WT也明显降低，过表达株系叶片中的SOD活性明显高于WT，可溶性蛋白含量相较于WT显著增加。表明过表达SlCIN8显著减轻了番茄叶片在低温胁迫下的MDA和ROS积累，从而缓解了细胞膜损伤。
图2 低温胁迫下WT和SlCIN8过表达番茄ROS积累情况
3.过表达SlCIN8增强ABA积累，改变ABA信号通路相关基因的表达
图3 ABA信号通路相关基因在低温胁迫下的表达变化
图4 转录因子SlAREB1结合SlCIN8启动子
5.结论
本研究结果表明，低温胁迫诱导SlCIN8的表达，SlCIN8过表达植株体内由于较高的转化酶活性促进了蔗糖水解为葡萄糖和果糖；内源葡萄糖水平升高会促使内源ABA含量增加，而ABA可诱导转录因子SlAREB1的上调表达；SlAREB1可直接与SlCIN8启动子结合并激活其表达，从而形成循环；另一方面SlCIN8过表达植株也会诱导CBF及下游COR基因的表达来增强番茄植株对低温的耐受性。因此过表达SlCIN8提高番茄耐低温性的作用途径可能通过糖与ABA信号途径及CBF-COR途径信号传导来增强其耐低温性。
图5 SlCIN8在提高番茄低温抗性中的作用模式图
沈阳农业大学园艺学院硕士生张意、博士生张琼琼和王茜为第一作者，沈阳农业大学园艺学院姜晶教授为论文通讯作者。沈阳农业大学刘欣副教授、硕士生赵天楹参与了研究工作。该研究得到了国家重点研发(2022YFF1003002)和辽宁省农业重大专项 (2022020768-JH1/102-02)等的资助。
团队或作者（第一或者[和]通讯作者）简介
通讯作者：姜晶，女，博士，教授，博士生导师。从事蔬菜遗传育种与优异基因的分子遗传学相关研究，具体研究包括番茄品质发育调控与遗传改良、株型性状优化及钾资源高效利用等方面。先后主持相关领域的国家农业科技重大项目课题、国家重点研发计划子题、国家自然科学基金面上项目等项目20余项。发表论文60余篇，其中SCI论文30余篇；授权发明专利6件；获辽宁省科技进步一等奖1项，沈阳农业科技推广一等奖1项。
团队研究方向：（1）番茄品质发育调控与遗传改良；（2）株型性状遗传分析与优化；（3）番茄钾资源高效利用。
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About Scientia Horticulturae
Scientia Horticulturae属农林科学Top期刊，由Elsevier出版社出版，发表果树、蔬菜、观赏植物和食用菌生产等与园艺有关（栽培、育种、生物化学、组织培养、营养学、植物生理学、植物病理学等)的原创论文，综述和短讯等。CiteScore：8.6 ,期刊影响因子：3.9。2023年中科院期刊分区，中科院大类：农林科学2区，Top期刊；中科院小类：园艺2区。JCR分区：Q1 （6/115 Horticulture）。
