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番茄冷胁迫响应中茉莉酸信号调控机制解析:MYB15-LOXD与MYB15-MYC2-LOXD模块的动态互作
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月01日 来源:Plant Biotechnology Journal 10.5
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(编辑推荐)本研究揭示了番茄应对冷胁迫的核心调控网络:转录因子SlMYB15通过动态调控SlLOXD(JA合成关键酶)和SlMYC2(JA信号枢纽),形成ABA-JA信号转换机制。SlMYB15在冷胁迫早期(6 h)激活SlLOXD表达并抑制SlMYC2,24 h后通过miR156e-3p介导的SlMYB15降解解除抑制,SlMYC2接力激活SlLOXD-SlCBF1/2通路,为作物抗寒育种提供新靶点。
(小标题)ABA与JA在冷胁迫中的时序响应
番茄叶片在4°C处理下呈现ABA与JA的差异积累模式。ABA含量在6 h达到峰值(4.28倍),而JA在24 h才出现最高积累(3.47倍)。这种时序特征暗示植物存在从ABA主导的快速响应到JA持续调控的防御策略转换。
(小标题)SlLOXD-JA模块的冷耐受功能
SlLOXD作为定位于叶绿体的脂氧合酶(13-LOXs家族),其表达在冷处理24 h的叶片中显著上调。基因编辑突变体loxd-6/7表现出JA含量降低和Fv/Fm值下降(0.45 vs WT 0.72),而过表达株系LOXDOE-14/16的电解质渗漏率降低23%,证实SlLOXD通过调控JA生物合成增强冷耐受性。
(小标题)SlMYC2的双重调控机制
SlMYC2作为JA信号核心转录因子,直接结合SlCBF1/2启动子的G-box元件(CACGTG)。EMSA实验显示MBP-SlMYC2蛋白与SlCBF1/2探针特异性结合,竞争实验中100倍未标记探针可完全消除迁移带。slmyc2-13突变体在7天冷胁迫后出现严重萎蔫,Fv/Fm值降低42%,证实其通过激活CBF通路维持低温适应性。
(小标题)SlMYB15的时空调控网络
ChIP-qPCR揭示SlMYB15-HA蛋白在体内同时结合SlLOXD启动子的TAACAA元件(富集度5.8倍)和SlMYC2启动子的TAGTTA元件。双荧光素酶报告系统显示:SlMYB15对SlLOXD的激活强度(LUC/REN=4.1)弱于SlMYC2(LUC/REN=6.3),但对SlMYC2启动子表现出1.7倍抑制效应,形成"先促进后抑制"的精准调控。
(小标题)microRNA介导的信号转换
冷处理6 h后,sly-miR156e-3p的表达上调导致SlMYB15转录本降解。在myb15-14突变体中,SlMYC2表达量反弹至WT的2.3倍,驱动SlLOXD持续激活。TRV2:SlMYB15+SlMYC2共沉默植株的GUS活性较单沉默下降68%,验证了SlMYC2在后期信号维持中的主导作用。
(小标题)分子模块的农艺应用价值
该研究解析了SlMYB15-SlLOXD-SlMYC2-SlCBF1/2级联反应的动态平衡机制,首次发现:1)MYB家族成员可同时正调JA合成酶和负调JA信号因子;2)时间依赖性的激素信号交接模式;3)miRNA介导的转录因子降解是信号转换的关键节点,为设计阶段特异性抗冷基因工程策略奠定基础。
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