中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院劉揚(yáng)教授課題組揭示高溫影響葡萄著色的分子機(jī)制

　　中國(guó)農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)劉揚(yáng)課題組在國(guó)際植物學(xué)領(lǐng)域著名期刊 Plant Cell 在線發(fā)表了題為 VvFHY3 links auxin and endoplasmic reticulum stress to regulate grape anthocyanin biosynthesis at high temperatures 的研究論文，該研究從全新的角度揭示了高溫環(huán)境下抑制葡萄花色苷合成的分子和生理機(jī)制。

 

　　葡萄是全球廣泛栽培的重要果樹(shù)之一，其果實(shí)的色澤不僅影響市場(chǎng)價(jià)值和消費(fèi)者偏好，還決定釀酒和加工品質(zhì)，因此成為遺傳改良和環(huán)境調(diào)控研究的核心方向之一。在全球氣候變暖的背景下，高溫已成為限制葡萄品質(zhì)提升的重要非生物脅迫因素。高溫通過(guò)抑制花色苷的合成和積累，導(dǎo)致葡萄著色不良，果實(shí)色澤變淡，從而降低市場(chǎng)價(jià)值和加工品質(zhì)。因此，深入探究高溫條件下影響葡萄花色苷合成的機(jī)制，對(duì)于促進(jìn)葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。

 

　　以往研究主要集中于調(diào)控花色苷結(jié)構(gòu)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，而對(duì)合成場(chǎng)所的調(diào)控了解甚少。此外，能夠協(xié)調(diào)這兩個(gè)過(guò)程的調(diào)控機(jī)制仍屬未知領(lǐng)域。該研究發(fā)現(xiàn)，高溫抑制葡萄果實(shí)花色苷生物合成依賴于生長(zhǎng)素和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫途徑。研究團(tuán)隊(duì)鑒定了一個(gè)響應(yīng)高溫并調(diào)控葡萄花色苷合成基因表達(dá)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 VvFHY3。生長(zhǎng)素響應(yīng)因子 VvARF3 可與 VvFHY3 相互作用并抑制其轉(zhuǎn)錄激活活性，從而降低花色苷的生物合成。此外，研究還發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子 VvbZIP17 會(huì)抑制花色苷的生物合成，而 VvFHY3 可直接結(jié)合 VvbZIP17 的啟動(dòng)子區(qū)域抑制其轉(zhuǎn)錄，并通過(guò)與 VvbZIP17 的相互作用降低其 DNA 結(jié)合能力。值得注意的是，VvARF3 能干擾 VvFHY3 與 VvbZIP17 的相互作用，從而釋放 VvbZIP17 激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR），進(jìn)一步抑制花色苷的合成。研究結(jié)果揭示了高溫脅迫下 VvARF3–VvFHY3–VvbZIP17 調(diào)控模塊如何整合生長(zhǎng)素和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫途徑，共同影響花色苷的合成。

 

　　本研究的共同第一作者為園藝學(xué)院在讀博士研究生孫延釗和鄭焱焱，劉揚(yáng)教授為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)以及“2115”人才培養(yǎng)計(jì)劃的資助。劉揚(yáng)老師于2021年以杰出人才引進(jìn)到中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，以園藝作物葡萄為研究對(duì)象，利用多種技術(shù)手段解析環(huán)境調(diào)控葡萄生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)形成的分子機(jī)制，并應(yīng)用于技術(shù)創(chuàng)新和分子設(shè)計(jì)育種工作，致力于創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)抗逆的葡萄新種質(zhì)。