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中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 冷脅迫限制植物的生長，發(fā)育和分布，是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要因素之一。維生素C（L-抗壞血酸，AsA）是一種抗氧化劑，能夠參與非生物應(yīng)激耐受和活性氧（ROS）代謝。探究低溫脅迫如何誘導維生素C生物合成以減少對植物的氧化損傷，對增強植物抗寒性、提高作物維生素C含量具有重要意義。
近日，中國科學院武漢植物園鐘彩虹研究團隊在Plant Physiology期刊在線發(fā)表了題為“Kiwifruit bZIP transcription factor AcePosF21 elicits ascorbic acid biosynthesis during cold stress”的研究論文，發(fā)現(xiàn)了植物在冷脅迫下誘導維生素C生物合成以減輕寒冷對植物氧化損傷現(xiàn)象，闡明了獼猴桃通過AceMYB102-AcePosF21-AceGGP3分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控維生素C合成以減緩冷損傷的分子機制。
研究團隊分析發(fā)現(xiàn)，大部分單細胞到被子植物的葉、果等組織的維生素C含量在冷脅迫后短時間內(nèi)被誘導合成。利用高維生素C含量的獼猴桃為材料，成功發(fā)掘了一個bZIP家族的轉(zhuǎn)錄因子AcePosF21。該轉(zhuǎn)錄因子不僅能被低溫信號觸發(fā)，并對獼猴桃的維生素C生物合成和防御反應(yīng)具有重要的調(diào)控作用。利用病毒誘導的基因沉默和CRISPR/Cas9介導的基因編輯，證實了AcePosF21的缺失會降低了獼猴桃維生素C濃度，增加冷脅迫下的ROS的生成。此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)AcePosF21能夠與R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子AceMYB102相互作用，促進其與維生素C合成關(guān)鍵基因AceGGP3的啟動子結(jié)合，并進一步激活A(yù)ceGGP3基因的表達。AceGGP3基因的高表達能夠促進維生素C的合成并清除冷脅迫誘導的過量ROS，最終減緩獼猴桃冷損傷。
通過本項研究，該團隊證實了維生素C作為一種重要的抗氧化物質(zhì)，不僅能夠為人類提供維持健康所需的重要營養(yǎng)物質(zhì)，而且在植物中能夠響應(yīng)脅迫、參與抗寒等諸多生理過程，為獼猴桃的低溫抗性育種提供了基因資源和重要理論支撐。
中國科學院武漢植物園李大衛(wèi)研究員和鐘彩虹研究員為論文的通訊作者，助理研究員劉曉瑩為論文的第一作者，新西蘭植物與食品研究所Sean M. Bulley和Erika.Varkonyi-Gasic高級科學家對該研究做出了重要的貢獻。本研究還得到了辛海平研究員、華中農(nóng)業(yè)大學的劉繼紅教授和安徽農(nóng)業(yè)大學的汪松虎教授的指導。中國科學院種子精準設(shè)計與創(chuàng)造先導專項、湖北省洪山實驗室基金項目（2021HSZD017）、國家重點研發(fā)計劃項目（2019YFD1000200）、中國科學院青年創(chuàng)新促進會項目和國家作物表型組學研究（神農(nóng)）基地項目為本項目提供了資助。
標簽： 中科院武漢植物園
