东北农业大学揭示山荆子MbbHLH93在寒冷及干旱胁迫响应中的作用

寒冷和干旱胁迫是影响植物生长发育和产量的关键非生物因素。当植物受到寒冷和干旱胁迫时，会引起细胞内自由基失衡，导致活性氧（ROS）过度积累。然后导致氧化应激，这会导致蛋白质、脂质和色素的氧化损伤，甚至导致植物死亡。因此，研究冷旱胁迫对植物生长发育的影响，提高植物对冷旱胁迫的耐受性具有重要意义。原产于中国东北的半野生苹果属植物山荆子（Malus baccata）作为苹果抗逆性的重要种质资源，富含有价值的抗性基因，对苹果抗性育种具有重要意义。

2024年12月，Fruit Research在线发表了东北农业大学园艺园林学院、小浆果国家地方联合工程研究中心、农业部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室撰写的题为MbbHLH93, a transcription factor associated with cold and drought tolerance inMalus baccata的研究性文章。

前人研究已知bHLH转录因子广泛参与调节冷信号和应激耐受性。本研究从苹果属山荆子中分离到一个位于细胞核内的bHLH基因MbbHLH93，该基因在低温和干旱处理下表达上调，MbbHLH93过表达的生菜植株表现出耐寒和耐旱的表型。对非生物胁迫相关生理生化指标的测定表明，过表达MbbHLH93提高了低温和干旱胁迫下超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，降低了H2O2、O2-和丙二醛（MAD）的含量，有助于减少细胞膜脂过氧化。同时，脯氨酸在转基因植物细胞中的积累，调节细胞渗透压。此外，定量表达分析表明，MbbHLH93的过表达提高了LsCBFs的表达水平，提高了植物对寒冷和干旱胁迫的耐受能力。本研究表明，MbbHLH93是植物耐寒和干旱胁迫的关键调控因子，为植物耐寒调控提供了新的认识。

图1MbbHLH93功能对生菜抗寒和抗旱适应的工作模型

(a)野生生菜品系中不存在MbbHLH93，低温和干旱处理下细胞中ROS大量积累，影响植株正常生长。 (b)低温和干旱胁迫处理可快速诱导MbbHLH93过表达，生菜品系中MbbHLH93转录因子大量表达，并通过经典CBF途径调控生菜植株对胁迫的适应。主要是通过提高抗氧化酶活性，减少细胞内活性氧大量积累引起的膜脂过氧化，提高植物的抗逆性。

东北农业大学园艺园林学院青年教师张立华博士、徐玉（在读硕士）为该论文共同第一作者，东北农业大学园艺园林学院霍俊伟教授和韩德果教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（32172521）、黑龙江省优秀青年科学基金项目（YQ2023C006）、中国博士后科学基金项目（2023MD744175）和黑龙江省现代农业产业技术协同创新与促进体系的支持。

研究团队

东北农业大学大学园艺园林学院果树逆境响应与品质调控团队着力于开展苹果、草莓、软枣猕猴桃等树种在寒冷、干旱、盐碱等胁迫时耐受响应及果实发育过程中糖酸等品质相关调控研究。目前课题有硕博导师4名，其中博导1人（韩德果教授）、硕导3人（李兴国副教授、李文慧博士、张立华博士）。课题组成员先后主持国家自然科学基金、国家重点研发子课题、中国博士后基金、黑龙江省自然科学基金等20余项，发表研究性论文150余篇，其中SCI论文80余篇（含中科院一区、二区SCI近40篇）。

https://doi.org/10.48130/frures-0024-0032