低温是重要的非生物胁迫之一，近年来频繁出现的极端低温天气严重影响了猕猴桃的生长发育和产量。近日，郑州果树研究所猕猴桃资源与育种团队在猕猴桃抗寒研究中取得新进展，明确了猕猴桃AaBAM3.1基因与AaCBF4互作调控猕猴桃抗寒性的分子机制，并在Horticulture Research在线发表了题为“The AaCBF4-AaBAM3.1 module enhances freezing tolerance in kiwifruit （Actinidia arguta）”的文章。
该研究利用在抗寒杂交F1代的BSR-Seq测序中发现在不同抗寒性猕猴桃中差异表达的β-淀粉酶基因（BAM）进行BAM的抗寒功能以及机制研究。BAM被认为是将淀粉降解为可溶性糖的关键酶，在低温胁迫下对可溶性糖的积累中起着关键作用。本研究中抗寒性强的猕猴桃品种中枝条可溶性糖含量较高，通过定量分析表明软枣猕猴桃AaBAM3.1基因能够响应低温且在抗寒性强的品种中表达量高，进一步分析显示其在休眠期的表达量高于生长期，在叶片中的表达量高于根、茎。AaBAM3.1定位在叶绿体中，表明其可催化叶绿体中淀粉降解以及可溶性糖累积。成功将AaBAM3.1基因进行猕猴桃转基因，转基因植株在低温下的可溶性糖含量显著提高，PRO、MDA、CAT、SOD含量在转基因植株中明显升高，且转基因植株的相对电导率降低即抗寒性提高，在拟南芥转基因也得到相似的结果，证明了AaBAM3.1在猕猴桃中的抗寒功能。通过AaBAM3.1启动子元件分析发现启动子中包含CBF结合元件、JA结合元件以及ABA结合元件等，并进行了启动子转基因拟南芥的转录活性分析，筛选出CBF1.1、CBF2.1、CBF2.2和CBF4，通过采用酵母单杂交筛选AaBAM3.1基因与AaCBF4互作，并进一步进行双荧光素酶验证试验验证。研究结果为猕猴桃抗寒分子机制研究以及抗寒分子育种提供基础。
该文章的第一作者为郑州果树研究所博士研究生孙世航，通讯作者为中国农业科学研究院郑州果树研究所方金豹研究员和林苗苗副研究员。该研究得到了国家自然科学基金（31801820）、国家重点研发项目（2019YFD1000800）、中国农科院创新工程（CAAS-ASTIP-2015-ZFRI）、河南省大宗水果产业技术体系（S2014-11）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41438-021-00530-1
18926578588