Plant J| 山东农大陈学森教授揭示乙烯调控苹果耐寒性的分子机制

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eplants    2021-01-29    543

  2021年1月26日,The Plant Journal 在线发表了山东农业大学陈学森教授团队题为“Ethylene increases the cold tolerance of apple via the MdERF1B–MdCIbHLH1 regulatory module”的研究论文。揭示乙烯通过MdERF1B-MdCIbHLH1调控模块来提高苹果的耐寒性。

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  低温胁迫一直是影响温带果树产量和品质的主要因素。乙烯在冷胁迫反应中起着关键的调节作用,但其潜在的分子机制仍不清楚。

  本研究揭示乙烯正调节苹果对冷胁迫的反应。发现1-氨基环丙烷-1-羧酸盐(1‐aminocyclopropane‐1‐carboxylate,乙烯前体)提高苹果幼苗的耐寒性,同时氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(aminoethoxyvinylglycine,乙烯生物合成抑制剂)则是降低了苹果幼苗的耐寒性。同时发现,与乙烯对冷胁迫响应的相一致,低温处理能迅速诱导乙烯释放和乙烯信号激活因子MdERF1B的表达。


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  外源ACC和AVG对苹果耐冷性的影响


  MdERF1B的过表达显著提高了苹果植株材料(幼苗和愈伤组织)和拟南芥幼苗的耐寒性。qRT - PCR分析表明,MdERF1B上调了苹果幼苗冷应答基因MdCBF1的表达。此外,在CBF依赖通路上游功能的MdCIbHLH1,增强了MdERF1B与靶基因启动子的结合以及随后的转录激活。MdERF1B-MdCIbHLH1的稳定性受低温胁迫和乙烯的影响。此外,MdERF1B与两个对乙烯生物合成至关重要的基因MdACO1和MdERF3的启动子相互作用。这些基因的表达上调促进了乙烯的产生。然而,在MdERF1B过表达的苹果愈伤组织中下调MdCIbHLH1的表达显著抑制乙烯的产生。


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  MdERF1B-MdCIbHLH1基因在苹果乙烯信号介导的冷胁迫反应中的作用模型


  这些发现暗示MdERF1B-MdCIbHLH1是一个潜在的整合苹果冷信号通路和乙烯信号通路的调控模块。

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