高温响应因子VvBBX32调控'梅洛'葡萄果实花青苷合成的分子机制及其在热胁迫下的信号通路解析

针对全球变暖导致葡萄着色不良的产业难题，上海交通大学研究团队通过转录组分析和功能验证，发现VvBBX32通过激活BR信号通路（VvBZR1）正向调控花青苷合成，并与VvBBX8/VvBBX11互作形成调控网络。该研究首次揭示BBXs-BR通路在热胁迫下维持果实品质的分子机制，为气候智慧型葡萄栽培提供理论支撑。

　　

随着全球气候变暖加剧，葡萄栽培面临前所未有的热胁迫挑战。在南方保护地栽培条件下，夏季棚内温度常突破45°C，导致'梅洛'等酿酒葡萄品种出现着色障碍，严重影响果实品质和经济价值。花青苷作为决定葡萄色泽的关键次生代谢物，其合成过程对温度变化极为敏感，但高温抑制花青苷积累的分子机制尚不明确。与此同时，油菜素内酯(BR)作为植物激素已被证明能缓解高温胁迫，然而其与转录调控网络的协同作用机制仍有待揭示。

上海交通大学农业与生物学院的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表重要成果，通过多组学联用技术系统解析了BBX家族转录因子响应高温调控花青苷合成的分子通路。研究以五年生盆栽'梅洛'葡萄为材料，设置48/28°C（昼/夜）热胁迫与25/18°C对照处理，综合运用转录组测序、酵母双杂交(Y2H)、双分子荧光互补(BiFC)和染色质免疫共沉淀(ChIP)等技术，首次阐明VvBBX32-VvBZR1信号轴在高温胁迫下的核心调控作用。

关键实验技术

研究团队建立标准化热胁迫处理系统，监测PSII最大光化学效率(F_v/F_m)等生理指标；通过RNA-seq筛选差异表达基因(DEGs)，结合WGCNA共表达网络锁定关键BBX家族成员；采用农杆菌介导的葡萄果实瞬时转化验证基因功能；运用酵母双杂交和荧光素酶报告系统解析蛋白互作及转录激活机制；外源施加24-表油菜素内酯(EBR)进行表型挽救实验。

研究结果解析

1. 热胁迫对果实品质的影响

   高温处理显著降低果实总花青苷含量39.7%，延迟着色进程。生理检测显示热胁迫导致F_v/F_m值短暂下降，表明光合系统受损，但植株7天后产生适应性恢复。

2. VvBBX32的鉴定与功能验证

   转录组分析发现VvBBX32表达与花青苷结构基因显著正相关。瞬时过表达该基因使果实花青苷含量提升2.1倍，证明其正向调控作用。

3. BBX蛋白互作网络

   Y2H和BiFC实验证实VvBBX32与VvBBX8、VvBBX11存在物理互作。三者在葡萄果实中的共表达可协同激活花青苷合成途径关键酶基因UFGT的启动子活性。

4. BR信号通路整合机制

   ChIP-qPCR显示VvBBX32能直接结合VvBZR1启动子的G-box顺式元件。外源EBR处理使热胁迫下花青苷含量恢复至对照水平，证实BBXs通过激活BR信号缓解高温抑制效应。

结论与展望

该研究突破性地揭示BBX转录因子家族通过"BBXs-BZR1"分子模块整合环境温度与激素信号的新机制：高温诱导VvBBX32表达，其与VvBBX8/VvBBX11形成蛋白复合物，直接激活VvBZR1转录，进而触发下游花青苷生物合成途径。这一发现不仅完善了植物应对非生物胁迫的理论框架，更为制定精准的EBR施用方案、培育抗高温葡萄品种提供分子靶点。未来研究可进一步探索不同BBX家族成员在各类水果品质形成中的保守性功能，为应对气候变化下的果树生产挑战提供新思路。