近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所設(shè)施栽培課題組副研究員閆妍博士第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所設(shè)施栽培課題組于賢昌教授和助理研究員孫敏濤博士、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜系高麗紅教授為共同通訊作者在Horticulture Research發(fā)表了題為“Mechanism of CsGPA1 in regulating cold tolerance of cucumber”的研究論文，利用蛋白相互作用技術(shù)來挖掘CsGPA1調(diào)控的低溫相關(guān)通路。
我國設(shè)施栽培面積最大的黃瓜（Cucumis sativus L.）是起源于熱帶和亞熱帶的冷敏感植物，低溫弱光成為限制設(shè)施黃瓜冬春季節(jié)生產(chǎn)發(fā)展的主要瓶頸之一。設(shè)施栽培中遇到的低溫脅迫主要是冷害，如何提高黃瓜抵御低溫的能力、緩解冬春季設(shè)施栽培中的低溫傷害，仍然是亟待解決的問題。G 蛋白 α 亞基 CsGPA1 正調(diào)控黃瓜低溫脅迫耐受性，但其具體調(diào)控機(jī)制尚不明確。
研究人員發(fā)現(xiàn)干擾CsGPA1降低黃瓜的耐冷性。進(jìn)一步利用蛋白互作實(shí)驗(yàn)表明，CsGPA1與位于細(xì)胞膜和細(xì)胞核內(nèi)的Csa_4G663630.1以及位于細(xì)胞膜內(nèi)的CsCOR413PM2互作。 Csa_4G663630.1與油菜素內(nèi)酯（brassinolide, BR）信號(hào)基因AtCDL1的蛋白序列相似性達(dá)71%，因此命名為CsCDL1。 干擾CsGPA1可降低大部分BR相關(guān)基因（包括CsCDL1）在低溫脅迫下的表達(dá)。 PCA和回歸分析表明，CsGPA1、CsCDL1、BR相關(guān)合成和信號(hào)基因表達(dá)呈正相關(guān)。 干擾CsCOR413PM2也降低了黃瓜的耐冷性。測(cè)定低溫下CsGPA1-RNAi和CsCOR413PM2-RNAi株系中CsCOR413PM2和CsGPA1的表達(dá)和蛋白含量。在低溫脅迫過程中，只有干擾CsGPA1影響CsCOR413PM2的表達(dá)和蛋白含量。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，干擾CsGPA1或CsCOR413PM2均降低低溫Ca2+流，導(dǎo)致CsICE-CsCBF轉(zhuǎn)錄下降。
本研究首次在植物中發(fā)現(xiàn)，CsGPA1介導(dǎo)BR信號(hào)響應(yīng)低溫脅迫、低溫下CsGPA1-CsCOR413PM2-Ca2+信號(hào)軸調(diào)控CsICE-CsCBF的轉(zhuǎn)錄。本研究初步提供了CsGPA1調(diào)控黃瓜耐冷性的框架，為進(jìn)一步研究植物Gα亞基的耐冷機(jī)理奠定了理論基礎(chǔ)。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的資助。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所設(shè)施栽培課題組副研究員閆妍博士為論文第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所設(shè)施栽培課題組于賢昌教授、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜系高麗紅教授和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所設(shè)施栽培課題組助理研究員孫敏濤博士為共同通訊作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac109
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