研究发现低温可促进苹果果皮花青苷的合成（图）

近日，Plant Cell and Environment在线发表了山东农业大学作物生物学国家重点实验室陈学森课题组题为“The B‐Box zinc finger protein MdBBX20 integrates anthocyanin accumulation in response to ultraviolet radiation and low temperature”的研究论文。该研究发现苹果中BBX20基因通过响应UV-B和低温来促进苹果果皮花青苷的合成。值得一提的是，Plant and Cell Physiology在前期也发表了该课题组题为“MdCOL4 Interaction Mediates Crosstalk Between UV-B and High Temperature to Control Fruit Coloration in Apple”研究论文，两篇文章都揭示了BBX转录因子介导UV-B和温度调控苹果果皮花青苷的合成。

该研究通过对BBX转录因子第Ⅳ亚家族成员在UV-B条件下的表达量进行差异筛选，得到表达差异显著的基因MdBBX20。除了响应UV-B以外，我们在MdBBX20的启动子上发现了一个低温响应元件LTR，为了探究MdBBX20在低温信号通路中的作用。将MdBBX20在苹果王林愈伤中过表达，在不同的UV-B和温度条件下进行培养，结果发现过表达MdBBX20的王林愈伤在UV-B/低温条件下积累的花青苷最多，有趣的是，即使没有UV-B，过表达MdBBX20的王林愈伤只在低温条件下也能积累花青苷。这说明MdBBX20能够响应UV-B和低温促进花青苷的合成。同时通过酵母单杂和EMSA试验发现MdbHLH3能够识别并结合到MdBBX20启动子上的LTR顺式作用元件。进一步说明MdBBX20能够在MdbHLH3的参与下响应低温促进花青苷的合成。与此同时, 通过酵母单杂交，EMSA和CHIP实验验证了MdBBX20能够特异性识别并结合MdMYB1及下游结构基因MdDFR和MdANS启动子上的G-box，并促进其表达。

之前研究表明，HY5在协同调控UV-B和温度信号通路中发挥着重要的作用。本研究通过酵母双杂交实验，双分子荧光互补实验和Pull down实验分别从体内体外验证了MdBBX20能够与MdHY5发生互作形成蛋白复合体。通过对其结构域进行分解分析，MdBBX20的第二个B-box结构域以及MdHY5的b-ZIP结构域是两者互作所必需的。LUC荧光报告实验结果表明MdBBX20-MdHY5 MdBBX20能够促进MdHY5与MdMYB1启动子的结合。这说明MdBBX20能够通过与MdHY5的互作协同调控UV-B和低温两个信号通路。

山东农业大学陈学森教授和王楠博士为本文通讯作者，第一作者为山东农业大学房鸿成博士。山东农业大学吴树敬教授、甘肃省静宁果树所所长李建民对研究进行了相关的指导和帮助。本研究得到国家重点研发项目和国家自然科学基金重点项目的资助。