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武汉植物园揭示猕猴桃维生素C生物合成和冷胁迫调控新机制 |
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明升官网网/明升官网发展门户网讯 冷胁迫限制植物的生长,发育和分布,是影响农业生产持续稳定发展的重要因素之一。维生素C(L-抗坏血酸,AsA)是一种抗氧化剂,能够参与非生物应激耐受和活性氧(ROS)代谢。探究低温胁迫如何诱导维生素C生物合成以减少对植物的氧化损伤,对增强植物抗寒性、提高作物维生素C含量具有重要意义。
近日,明升官网明升体育app院武汉植物园钟彩虹研究团队在Plant Physiology期刊在线发表了题为“Kiwifruit bZIP transcription factor AcePosF21 elicits ascorbic acid biosynthesis during cold stress”的研究论文,发现了植物在冷胁迫下诱导维生素C生物合成以减轻寒冷对植物氧化损伤现象,阐明了猕猴桃通过AceMYB102-AcePosF21-AceGGP3分子网络调控维生素C合成以减缓冷损伤的分子机制。
研究团队分析发现,大部分单细胞到被子植物的叶、果等组织的维生素C含量在冷胁迫后短时间内被诱导合成。利用高维生素C含量的猕猴桃为材料,成功发掘了一个bZIP家族的转录因子AcePosF21。该转录因子不仅能被低温信号触发,并对猕猴桃的维生素C生物合成和防御反应具有重要的调控作用。利用病毒诱导的基因沉默和CRISPR/Cas9介导的基因编辑,证实了AcePosF21的缺失会降低了猕猴桃维生素C浓度,增加冷胁迫下的ROS的生成。此外,研究团队还发现AcePosF21能够与R2R3-MYB转录因子AceMYB102相互作用,促进其与维生素C合成关键基因AceGGP3的启动子结合,并进一步激活AceGGP3基因的表达。AceGGP3基因的高表达能够促进维生素C的合成并清除冷胁迫诱导的过量ROS,最终减缓猕猴桃冷损伤。
通过本项研究,该团队证实了维生素C作为一种重要的抗氧化物质,不仅能够为人类提供维持健康所需的重要营养物质,而且在植物中能够响应胁迫、参与抗寒等诸多生理过程,为猕猴桃的低温抗性育种提供了基因资源和重要理论支撑。
明升官网明升体育app院武汉植物园李大卫研究员和钟彩虹研究员为论文的通讯作者,助理研究员刘晓莹为论文的第一作者,新西兰植物与食品研究所Sean M. Bulley和Erika.Varkonyi-Gasic高级明升体育app家对该研究做出了重要的贡献。本研究还得到了辛海平研究员、华中农业大学的刘继红教授和安徽农业大学的汪松虎教授的指导。明升官网明升体育app院种子精准设计与创造先导专项、湖北省洪山实验室基金项目(2021HSZD017)、国家重点研发计划项目(2019YFD1000200)、明升官网明升体育app院青年创新促进会项目和国家作物表型组学研究(神农)基地项目为本项目提供了资助。