河南农业大学二级教授、国家级人才发表《Nature Communications》、《PNAS》,再发顶刊,在小麦响应低温胁迫分子机制上取得重要进展

2026-03-04 08:48:17

10天Nature Communication"梅开二度"！河南农业大学再发PNAS，在小麦茎基腐病领域取得重要突破！

2026年2月9日，河南农业大学农学院陈锋教授课题组/宁波大学植物病毒研究所羊健研究员团队在《National Science Review》（IF=17.1）上发表了题为“TaWRKY115 enhances cold tolerance by weakening the expression of TaMYB4 on CBFs in common wheat”的研究论文。该研究成功克隆了正调控小麦低温抗性的关键基因TaWRKY115，对其基因功能进行验证，并对其作用机制进行解析。该成果不仅为阐明小麦响应低温的分子机制提供新的见解，而且为小麦抗逆育种提供了宝贵的基因资源。

低温是严重威胁植物生长的最重要的非生物胁迫之一。低温对小麦生长发育具有显著且往往是毁灭性的影响，然而目前小麦响应低温胁迫的分子机制仍很不清晰。鉴定小麦响应低温胁迫的关键基因并剖析其作用机制对于提高小麦耐冷性具有重要意义。

研究通过对 233个黄淮麦区小麦品系进行田间冻害表型鉴定，利用全基因组关联分析（GWAS）在6B染色体上鉴定到一个与小麦耐冷性相关的重要基因位点。之后结合冷胁迫前后的RNA-seq分析、gene-based GWAS及单倍型分析，最终锁定目标候选基因，并将其命名为TaWRKY115。基因功能验证表明TaWRKY115正向调控小麦低温抗性。研究发现，转录因子TaSP1能够与TaWRKY115 Hap2的启动子结合并抑制其表达，且功能验证表明TaSP1负调控小麦低温抗性。研究进一步通过DAP-seq和RNA-seq联合分析鉴定到TaWRKY115可能的下游靶基因TaMYB4，并通过Dual-LUC、EMSA等实验证实TaWRKY115能够结合TaMYB4启动子区的W-box基序并抑制其表达。互作蛋白筛选发现TaWRKY115与TaMYB4在体内和体外均存在强烈互作，且TaWRKY115能够抑制TaMYB4的蛋白表达。功能验证表明TaMYB4负调控小麦低温抗性。研究通过分析还发现TaMYB4可能的下游靶基因TaCBF12d，并利用Chip-PCR、MST、Dual-LUC以及EMSA等一系列实验，证实TaMYB4能够结合TaCBF12d的启动子并抑制其表达，且功能验证TaCBF12d正向调控小麦低温抗性。深入研究发现，TaWRKY115通过减弱TaMYB4对TaCBFs的抑制作用进而调控小麦低温抗性。基于研究发现，提出了TaSP1-TaWRKY115-TaMYB4-TaCBF工作模型，为阐明小麦响应低温的分子机制提供重要参考信息。原文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag087

河南农业大学农学院博士生刘金园为论文的第一作者，宁波大学博士后姜瑶瑶、河南农业大学农学院副教授赵磊为共同第一作者；河南农业大学农学院副教授赵磊、宁波大学羊健研究员、河南农业大学农学院陈锋教授为本文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1200403）、河南省自然科学基金（252300421037和242301420132）以及河南省高校科技创新人才支持计划（24HASTIT055）的资助。

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