中国农业大学园艺学院揭示转录因子调控番茄低温响应的新机制

低温是园艺作物生产面临的重大挑战之一。NAC转录因子在植物生长和发育中的作用已被广泛研究，但其在植物低温响应调控中的作用尚不清楚。近日，中国农业大学高丽红/张文娜在Plant Cell & Environment上发表了题为SlNAC3 suppresses cold tolerance in tomatoes by enhancing ethylene biosynthesis的研究论文，揭示了SlNAC3通过参与乙烯生物合成负调控番茄耐低温的新机制。

该研究发现SlNAC3是番茄在低温条件下响应最快和最强烈的基因之一。过表达SlNAC3降低了番茄的耐低温性，而利用CRISPR/Cas9系统敲除SlNAC3提高了耐低温性。然而过表达SlNAC3的株系中，CBF和COR基因的表达水平显著升高，耐低温性却降低。Slnac3突变体中CBF基因的表达与耐低温性呈负相关，表明SlNAC3可能通过其他途径而非CBF途径调控番茄的耐低温性。进一步研究发现SlNAC3可直接调控乙烯生物合成关键基因（SlACO1、SlACS2和SlACS4）的转录，从而在低温胁迫下促进乙烯的释放，而沉默这些乙烯生物合成基因可以增强番茄的耐低温性。外源施加高浓度乙烯前体（ACC）和乙烯（ETH）降低番茄耐低温性，乙烯合成抑制剂（1-MCP）能提高耐低温性。

图1 SlNAC3 参与番茄低温胁迫调控的模式图

注：黑色箭头表示正向调控及合成通路，红色箭头表示反馈调节

综上，该研究揭示了转录因子SlNAC3通过参与乙烯生物合成负调控番茄耐低温的分子机制。研究结果不仅增进了对乙烯介导的番茄低温性调控途径的理解，而且为番茄耐低温性遗传改良提供了新的分子靶点。

中国农业大学园艺学院已毕业博士研究生王涛为第一作者，中国农业大学园艺学院张文娜副教授为论文通讯作者。中国农业大学高丽红教授和瑞典于默奥植物研究中心（Umeå Plant Science Center）Dr. Xuemin Ma等参与了研究工作。感谢中国农业大学食品学院傅达奇教授对部分实验的指导。该研究得到了中国农业大学2115人才培育发展计划和国家大宗蔬菜产业技术体系等的资助。

来源：中国农业大学园艺学院