乙烯通过GhDREB1/CBF调控棉花低温抗性的分子机制解析

本研究针对乙烯调控作物耐冷性机制不清的问题，通过WGCNA分析、CRISPR/Cas9基因编辑及CUT&Tag等技术，发现棉花中GhDREB1/CBF转录因子直接激活乙烯合成基因GhACO1表达，从而增强低温耐受性。该研究为作物抗寒育种提供了新靶点。

　　

尽管乙烯在植物生长发育中的作用已被广泛研究，但其对低温耐受性的调控机制在不同作物中存在差异。通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)对棉花低温胁迫下的转录组变化进行分析，发现差异表达基因显著富集于乙烯信号通路相关基因。外源施加乙烯前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)和乙烯合成抑制剂α-氨基异丁酸(AIB)的实验证实乙烯对棉花耐寒性具有正向调控作用。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术、病毒诱导基因沉默(VIGS)以及烟草过表达实验，发现乙烯合成基因GhACO1可显著增强植物低温耐受性。转录组分析显示C-重复序列/脱水响应元件结合因子(GhDREB1/CBF)在棉花中高表达且受低温胁迫显著上调。CUT&Tag技术表明GhDREB1可直接结合GhACO1启动子区域，荧光素酶报告基因和酵母单杂交实验进一步验证了该直接调控关系。过表达GhDREB1的转基因棉花植株中GhACO1表达水平升高且耐寒性增强，证实了GhDREB1通过CBF依赖途径调控乙烯合成从而正向调控棉花低温抗性的分子机制。