北京农学院姚允聪课题组在苹果温度响应调控方面取得新进展

温度是重要的环境因素之一，生长季节的温度变化能够影响植物的生长和发育过程，进而影响植物产量。苹果作为重要的经济植物，其生长季节的温度波动，能够严重影响其生长，花芽的分化，果实的发育和品质，进而影响产量。因此，苹果生长发育过程中的温度响应调控已成为苹果生长发育的研究重点。

苯丙烷代谢是植物界中重要的次生代谢过程。其中黄酮醇是该代谢途径的关键成分，具有很强的抗氧化和消除自由基的作用，能够增加植物的抗性，并协同代谢路径调节植物的生长。此外，木质素同样作为一种复杂的酚类化合物，通过调控细胞壁组成成分以及维管组织结构，进而影响植物生长及抗性。因此，苯丙烷代谢路径中关键物质成分的合成能够有效的促进植物的生长及抗性，但黄酮醇和木质素的合成对苹果温度响应调控的研究较少。

植物激素信号能够响应不同环境条件的变化，促进植物的生长发育。不同温度条件下，植物激素信号通过协同调节激素的合成和积累，影响植物的温度响应。生长素和油菜素内酯作为重要的植物激素，能够有效的调控植物的生长和抗性。但植物激素与苯丙烷代谢路径的协同调节，对苹果温度响应的影响还有待进一步研究。

2021年8月1日，Horticulture Research在线发表了北京林木分子设计与辅助育种高精尖中心、北京农学院植物科学技术学院博士后郝素晓为第一作者、钟思林教授和姚允聪教授为通讯作者的题为McMYB4 improves temperature adaptation by regulating phenylpropanoidmetabolism and hormone signalling in apple的研究论文。

在本研究中，作者发现McMYB4在28ºC和18ºC条件下被诱导表达，并且McMYB4的过表达导致了苹果叶片中黄酮醇和木质素的积累。酵母单杂交(Y1H)和电泳迁移率分析(EMSAs)进一步揭示McMYB4互作调控黄酮醇生物合成基因CHS和FLS启动子以及木质素生物合成基因CAD和F5H启动子。23ºC为对照，28ºC和18ºC处理的McMYB4转基因苹果的黄酮醇和木质素含量明显提高。此外，在28ºC和18ºC条件下，McMYB4还能结合AUX/ARF和BRI/BIN启动子来激活基因表达，从而加速生长素和油菜素内酯信号通路。综上所述，McMYB4促进黄酮醇合成和油菜素内酯信号传导，降低ROS，提高植物抗性；促进木质素合成和生长素信号传导调节植物生长。本研究表明，McMYB4通过调节苯丙烷代谢和激素信号传导，协调了苹果的生长和抗性，提高了苹果的温度适应性。

Fig.7 Proposed model of the McMYB4 regulation of phenylpropane metabolism andhormone signalling pathways under different temperature conditions to balanceresistance and growth homeostasis.

该研究由北京农学院姚允聪教授课题组和香港中文大学钟思林教授课题组合作完成，北京林木分子设计与辅助育种高精尖中心、北京农学院植物科学技术学院博士后郝素晓，青年教师卢艳芬、彭真，硕士研究生王恩莹为论文并列第一作者，钟思林教授和姚允聪教授为论文通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金项目、北京林果生态环境协同创新中心项目、北京科技创新高精尖学科建设项目、北京农学院科研改进项目、北京林木分子设计育种高精尖创新中心、北京农学院农业应用新技术北京市重点实验室的资助。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00620-0