近日，Plant Cell and Environment在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學作物生物學國家重點實驗室陳學森課題組題為“The B‐Box zinc finger protein MdBBX20 integrates anthocyanin accumulation in response to ultraviolet radiation and low temperature”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)蘋果中BBX20基因通過響應(yīng)UV-B和低溫來促進蘋果果皮花青苷的合成。值得一提的是，Plant and Cell Physiology在前期也發(fā)表了該課題組題為“MdCOL4 Interaction Mediates Crosstalk Between UV-B and High Temperature to Control Fruit Coloration in Apple”研究論文，兩篇文章都揭示了BBX轉(zhuǎn)錄因子介導UV-B和溫度調(diào)控蘋果果皮花青苷的合成。

　　該研究通過對BBX轉(zhuǎn)錄因子第Ⅳ亞家族成員在UV-B條件下的表達量進行差異篩選，得到表達差異顯著的基因MdBBX20。除了響應(yīng)UV-B以外，我們在MdBBX20的啟動子上發(fā)現(xiàn)了一個低溫響應(yīng)元件LTR，為了探究MdBBX20在低溫信號通路中的作用。將MdBBX20在蘋果王林愈傷中過表達，在不同的UV-B和溫度條件下進行培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過表達MdBBX20的王林愈傷在UV-B/低溫條件下積累的花青苷*多，有趣的是，即使沒有UV-B，過表達MdBBX20的王林愈傷只在低溫條件下也能積累花青苷。這說明MdBBX20能夠響應(yīng)UV-B和低溫促進花青苷的合成。同時通過酵母單雜和EMSA試驗發(fā)現(xiàn)MdbHLH3能夠識別并結(jié)合到MdBBX20啟動子上的LTR順式作用元件。進一步說明MdBBX20能夠在MdbHLH3的參與下響應(yīng)低溫促進花青苷的合成。與此同時, 通過酵母單雜交，EMSA和CHIP實驗驗證了MdBBX20能夠特異性識別并結(jié)合MdMYB1及下游結(jié)構(gòu)基因MdDFR和MdANS啟動子上的G-box，并促進其表達。

　　之前研究表明，HY5在協(xié)同調(diào)控UV-B和溫度信號通路中發(fā)揮著重要的作用。本研究通過酵母雙雜交實驗，雙分子熒光互補實驗和Pull down實驗分別從體內(nèi)體外驗證了MdBBX20能夠與MdHY5發(fā)生互作形成蛋白復合體。通過對其結(jié)構(gòu)域進行分解分析，MdBBX20的第二個B-box結(jié)構(gòu)域以及MdHY5的b-ZIP結(jié)構(gòu)域是兩者互作所必需的。LUC熒光報告實驗結(jié)果表明MdBBX20-MdHY5 MdBBX20能夠促進MdHY5與MdMYB1啟動子的結(jié)合。這說明MdBBX20能夠通過與MdHY5的互作協(xié)同調(diào)控UV-B和低溫兩個信號通路。

　　山東農(nóng)業(yè)大學陳學森教授和王楠博士為本文通訊作者，*作者為山東農(nóng)業(yè)大學房鴻成博士。山東農(nóng)業(yè)大學吳樹敬教授、甘肅省靜寧果樹所所長李建民對研究進行了相關(guān)的指導和幫助。本研究得到國家重點研發(fā)項目和國家自然科學基金重點項目的資助。

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