广西中医药大学/华中农业大学揭示转录因子PtrPAT1调控枳耐寒的分子机制

摘要：柑橘是世界第一大类水果，也是我国南方最重要的果树作物。柑橘喜温畏寒，低温胁迫严重制约了柑橘产业的绿色健康发展。枳（Citrus trifoliata L.）是重要的柑橘耐寒资源，为挖掘抗寒基因提供了珍贵材料。过去很多研究表明，植物在低温胁迫下会积累甜菜碱减轻伤

柑橘是世界第一大类水果，也是我国南方最重要的果树作物。柑橘喜温畏寒，低温胁迫严重制约了柑橘产业的绿色健康发展。枳（Citrus trifoliata L.）是重要的柑橘耐寒资源，为挖掘抗寒基因提供了珍贵材料。过去很多研究表明，植物在低温胁迫下会积累甜菜碱减轻伤害，但低温下GRAS类型的转录因子参与甜菜碱积累的分子调控机制尚不明晰。

近日，广西中医药大学中药资源团队联合华中农业大学刘继红团队在Horticulture Research在线发表（Advance Access）了题为The GRAS transcription factor PtrPAT1 of Poncirus trifoliata functions in cold tolerance and modulates glycine betaine content by regulating the BADH-like gene的研究论文。该研究基于柑橘耐寒资源同时也是药用柑橘——枳，解析了其低温应答基因PtrPAT1调控甜菜碱合成与积累的分子机制。

课题组前期研究发现参与甜菜碱合成的关键酶基因PtrBADH-like受到低温强烈诱导表达，并通过酵母单杂交（Y1H）筛库技术成功捕获了一个GRAS类型的转录因子PtrPAT1，然而关于在低温胁迫下GRAS家族基因参与调控甜菜碱的合成的机制尚未有报道。

该研究通过转基因实验证实了PtrPAT1调控PtrBADH-l表达和甜菜碱合成积累从而增强枳抗寒性。随后，通过Y1H、EMSA和LUC等分子实验证明了PtrPAT1能特异性结合PtrBADH-l启动子上的TTTCATGT基序并激活其表达。此外，研究表明PtrPAT1还可能通过调控PtrPOD与PtrSOD表达参与冷胁迫下活性氧ROS的清除，进而提高枳的耐寒力。

该研究丰富了植物低温逆境下代谢物调控网络，为研发缓解药用柑橘低温伤害的技术提供了理论和实践依据。