PCE | 沈阳农业大学齐红岩团队揭示低温下CmABF1-CmBt/CmBr模块调控葫芦素B的生物合成,增强薄皮甜瓜幼苗抗寒性的分子机制

低温是早春及冬季种植时常见的非生物胁迫因素，会严重影响作物的正常生长发育。在非生物胁迫下，植株可通过次生代谢途径激活与活性氧相关的防御机制，如类黄酮、青蒿素等。葫芦素（Cucurbitacins）是一种存在于葫芦科植物中的防御性三萜类次生代谢产物，在薄皮甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）中主要是葫芦素B（cucurbitacin B, CuB）。葫芦素是葫芦科植物的主要苦味来源，同时与植物抗逆性密切相关，能够保护植物免受不良环境胁迫的影响。然而，低温等非生物胁迫与葫芦素生物合成之间的具体分子调控机制目前尚未得到深入研究。

近日，沈阳农业大学园艺学院齐红岩教授团队在植物学经典权威期刊Plant Cell & Environment上发表了题为 “The CmABF1-CmBt/CmBr module regulates cucurbitacin B biosynthesis to promote cold tolerance of oriental melon seedlings” 的研究论文，发现在低温下薄皮甜瓜幼苗中葫芦素B含量显著增加，并揭示了CmABF1-CmBt/CmBr模块响应冷胁迫调控葫芦素生物合成的分子机制，探索了缓解幼苗非生物胁迫损伤的新途径。

研究团队发现在薄皮甜瓜幼苗低温转录组中，葫芦素B生物合成相关基因全部显著上调表达，进一步发现幼苗中葫芦素B含量在10℃低温处理条件下显著增加，葫芦素B生物合成相关基因以及脱落酸响应因子-CmABF1在处理后1天即被显著诱导表达，而且CmABF1能够分别结合并激活合成基因CmBi、Cm160、Cm170、Cm180及CmACT的启动子，并正向调控其表达。此外，CmABF1与叶片/根部的苦味特异性转录因子（CmBt/CmBr）在蛋白质水平上相互作用，参与调控冷胁迫下葫芦素B的合成。同时验证了外源喷施葫芦素B对甜瓜幼苗低温胁迫损伤的缓解效果。简而言之，本研究发现低温可诱导甜瓜幼苗中葫芦素B的生物合成，且能增强植株的抗寒性，并揭示了CmABF1-CmBt/Br模块响应冷胁迫调控葫芦素B生物合成的具体分子机制。

图1. 低温下薄皮甜瓜幼苗葫芦素B生物合成调控途径的模型

沈阳农业大学园艺学院齐红岩教授为该论文通讯作者，在读博士生黄羽杉为该论文第一作者。感谢沈阳农业大学刘涛副教授和潘健副教授在试验中提供的帮助。该工作得到了国家自然科学基金（32272707）、国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-23）和兴辽英才计划（XLYC2402014）的资助。

期刊简介：

该期刊专注于发表最高质量的相关理论或实验文章和原创研究，因其能在植物科学领域中提供研究者们全新见解的特点而备受推崇。期刊由英国著名植物生理学家Harry Smith教授于1978年创立，由北京林业大学林金星教授和英国伯明翰大学 ChristineFoyer教授担任主编。

期刊主页：wileyonlinelibrary.com/journal/pce

欢迎植物研究领域同仁投稿与转载，详情请通过微信或邮件联系本公众号维护团队。