西红柿抗涝基因实验设计（浙江大学揭示BR信号调控ABA合成提高番茄低温抗性的新机制）

西红柿抗涝基因实验设计（浙江大学揭示BR信号调控ABA合成提高番茄低温抗性的新机制）2. Xia X.J. Fang P.P. Guo X. Qian X.J. Zhou J. Shi K. Zhou Y.H. and Yu J.Q. (2018). Brassinosteroid-mediated apoplastic H2O2 -glutaredoxin 12/14 cascade regulates antioxidant capacity in response to chilling in tomato. Plant Cell Environ. 41: 1052–1064.1. Liu Y. Qi Z.Y. Wei J.S. Yu J.Q. and Xia X.J. (2022). Brassinosteroids promote starch synthesis and the implication in lo

番茄是我国重要的园艺作物，由于其独特的风味和营养价值，一直深受消费者喜爱。然而，作为一种喜温蔬菜，生长期间遭遇的低温胁迫会对番茄果实的产量和品质造成严重威胁。低温会从多个方面影响番茄植株的生长和发育，特别是激素信号的稳态失衡。之前的研究发现，油菜素内酯（Brassinosteroids，BRs）和脱落酸（Abscisic acid，ABA）对植物的生长发育具有拮抗作用，但二者在植物响应逆境过程中都发挥了积极作用。因此，BRs和ABA在番茄低温抗性中的作用以及两者的相互关系值得深入研究。

JIPB近日在线发表了浙江大学夏晓剑教授课题组题为“Brassinosteroid signaling positively regulates abscisic acid biosynthesis in response to chilling stress in tomato”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13356）。该研究发现番茄BRs信号在低温响应的早期阶段增强，BRs信号下游的关键转录因子BZR1调控ABA合成关键基因NCED1转录表达，促进ABA在低温下的积累，进而提高了番茄植株的低温抗性。

图1 油菜素内酯信号通过调控ABA合成提高番茄低温抗性的分子机制

课题组研究发现低温胁迫提高了BRs含量，抑制了BRs信号途径中的负调控因子GSK3类激酶BIN2的磷酸化及蛋白积累，导致BRs信号途径的关键转录因子BZR1的磷酸化程度降低而蛋白稳定性增加。过量表达BRs合成基因DWF或信号基因BZR1促进了低温下ABA合成关键基因NCED1表达及ABA含量提高，并增强了植株的低温抗性。然而，在ABA合成缺失突变体中，DWF-OE或BZR1-OE提高低温抗性的作用显著降低。同时发现，dwf和bzr1突变体以及BIN2-OE材料中ABA合成能力下降，且对低温敏感，但是外源处理ABA能部分恢复BRs突变体的低温抗性，表明了BRs调控低温抗性依赖于ABA合成。进一步研究发现，BZR1可结合到NCED1启动子直接激活其转录表达，从而促进低温下植株ABA的积累；BRs含量的提升解除了BIN2对下游转录因子BZR1的磷酸化作用，促进BZR1转录激活NCED1的表达，提高ABA的含量及低温抗性。

夏晓剑课题组近年来在番茄逆境抗性及株型调控方面取得了一系列进展，明确了BRs通过增强淀粉积累提高植株长期弱光胁迫抗性（Liu et al. 2022）；揭示了BZR1是BRs诱导质外体ROS进而调控逆境抗性的关键因子（Xia et al. 2018; Yin et al. 2018）；发现了BRs是介导激素与糖信号调控番茄侧枝生长的关键信号（Xia et al. 2021）。本论文则进一步揭示了BRs信号增强是番茄低温响应的重要过程，并对于BRs和ABA的复杂互作提供了新的认识。

浙江大学农业与生物技术学院博士生安晟民为论文第一作者，夏晓剑教授为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

参考文献：

1. Liu Y. Qi Z.Y. Wei J.S. Yu J.Q. and Xia X.J. (2022). Brassinosteroids promote starch synthesis and the implication in low-light stress tolerance in Solanum lycopersicum. Environ. Exp. Bot. 201: 104990

2. Xia X.J. Fang P.P. Guo X. Qian X.J. Zhou J. Shi K. Zhou Y.H. and Yu J.Q. (2018). Brassinosteroid-mediated apoplastic H2O2 -glutaredoxin 12/14 cascade regulates antioxidant capacity in response to chilling in tomato. Plant Cell Environ. 41: 1052–1064.

3. Yin Y.L. Qin K.Z. Song X.W. Zhang Q.H. Zhou Y.H. Xia X.J. and Yu J.Q. (2018). BZR1 transcription factor regulates heat stress tolerance through FERONIA receptor-like kinase-mediated reactive oxygen species signaling in tomato. Plant Cell Physiol. 59: 2239–2254.

4. Xia X.J. Dong H. Yin Y.L. Song X.W. Gu X.H. Sang K.Q. Zhou J. Shi K. Zhou Y.H. Foyer C.H. and Yu J.Q. (2021). Brassinosteroid signaling integrates multiple pathways to release apical dominance in tomato. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118: e2004384118.

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