近日，Plant Cell and Environment在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)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(jìn)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(dǎo)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(dá)量進(jìn)行差異篩選，得到表達(dá)差異顯著的基因MdBBX20。除了響應(yīng)UV-B以外，我們在MdBBX20的啟動(dòng)子上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)低溫響應(yīng)元件LTR，為了探究MdBBX20在低溫信號(hào)通路中的作用。將MdBBX20在蘋果王林愈傷中過表達(dá)，在不同的UV-B和溫度條件下進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過表達(dá)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(dá)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(jìn)花青苷的合成。同時(shí)通過酵母單雜和EMSA試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MdbHLH3能夠識(shí)別并結(jié)合到MdBBX20啟動(dòng)子上的LTR順式作用元件。進(jìn)一步說明MdBBX20能夠在MdbHLH3的參與下響應(yīng)低溫促進(jìn)花青苷的合成。與此同時(shí), 通過酵母單雜交，EMSA和CHIP實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了MdBBX20能夠特異性識(shí)別并結(jié)合MdMYB1及下游結(jié)構(gòu)基因MdDFR和MdANS啟動(dòng)子上的G-box，并促進(jìn)其表達(dá)。

　　之前研究表明，HY5在協(xié)同調(diào)控UV-B和溫度信號(hào)通路中發(fā)揮著重要的作用。本研究通過酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)，雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)和Pull down實(shí)驗(yàn)分別從體內(nèi)體外驗(yàn)證了MdBBX20能夠與MdHY5發(fā)生互作形成蛋白復(fù)合體。通過對其結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分解分析，MdBBX20的第二個(gè)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(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MdBBX20-MdHY5 MdBBX20能夠促進(jìn)MdHY5與MdMYB1啟動(dòng)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(gè)信號(hào)通路。

　　山東農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)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(xué)房鴻成博士。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)吳樹敬教授、甘肅省靜寧果樹所所長李建民對研究進(jìn)行了相關(guān)的指導(dǎo)和幫助。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。

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