《Plant Physiology and Biochemistry》：Functional Characterization of
MfJAZ1 from
Medicago falcata as a Negative Regulator of Cold Tolerance in Transgenic
Arabidopsis
编辑推荐：
摘要专业翻译：
研究人员克隆并鉴定了来源于黄花苜蓿（Medicago falcata）的MfJAZ1基因。该蛋白定位于细胞核（nuclear-localized protein），其表达受低温等非生物胁迫诱导。研究人员在拟南芥（Arabidopsis）中构建M
摘要专业翻译：
研究人员克隆并鉴定了来源于黄花苜蓿（Medicago falcata）的MfJAZ1基因。该蛋白定位于细胞核（nuclear-localized protein），其表达受低温等非生物胁迫诱导。研究人员在拟南芥（Arabidopsis）中构建MfJAZ1过表达（OE）株系，发现低温胁迫下过表达植株存活率下降，膜脂过氧化产物丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量升高，过氧化氢酶（catalase, CAT）活性降低，且冷响应基因（cold-responsive genes）表达受抑。进一步分析表明，MfClpP可能关联MfJAZ1启动子区域，且MfJAZ1与MfFdC2存在互作。上述结果支持MfJAZ1作为冷耐受负调控因子，在茉莉素信号与冷响应网络交叉调控中具有功能意义。
论文主体解读
研究背景与立项依据
低温胁迫（low-temperature stress）是全球范围内限制植物生长发育与地理分布的重要非生物胁迫因子。冷胁迫可诱发细胞脱水、活性氧（reactive oxygen species, ROS）过量积累、膜脂过氧化及电解质渗漏。茉莉素（jasmonates, JAs）作为内源激素，通过JAZ（jasmonate ZIM-domain）蛋白介导的抑制—释放机制参与生长、防御与胁迫响应。已有研究提示，JAZ蛋白可与ICE1/ICE2互作，影响经典的ICE-CBF-COR冷响应级联，但黄花苜蓿中MfJAZ1在冷耐受中的具体功能此前未明。黄花苜蓿（Medicago falcata）为耐寒多年生豆科草本，是挖掘耐冷基因资源的理想材料。因此，研究人员围绕“MfJAZ1是否及如何调控冷耐受”这一核心问题开展系统解析。
研究人员以黄花苜蓿cv. Hulunbuir为材料克隆MfJAZ1，并以拟南芥哥伦比亚生态型（Col-0）为受体，构建过表达（OE）、atjaz1突变体互补（COM）及突变体材料，结合生理、转录与蛋白互作实验，论证MfJAZ1的生物学功能与潜在机制。
主要关键技术方法
研究人员采用如下关键方法：基于RT-qPCR（反转录定量PCR）分析组织表达与胁迫响应；通过亚细胞定位验证蛋白核定位；利用拟南芥花浸染法（floral dip method）进行遗传转化，获得OE、COM与atjaz1突变体材料；在4℃与-5℃处理下测定存活率及MDA、CAT、SOD、POD、GSH、渗透调节物质等生理指标；通过酵母单杂交（Y1H）、双荧光素酶（Dual-LUC）、酵母双杂交（Y2H）与双分子荧光互补（BiFC）解析MfClpP与启动子关联、MfJAZ1与MfFdC2互作。样本队列来源于黄花苜蓿组织与转基因拟南芥株系。
研究结果
3.1 克隆与序列特征：研究人员克隆获得753 bp CDS，编码250 aa蛋白，含TIFY与CCT_2典型结构域，与蒺藜苜蓿MtJAZ1同源性最高，预测以无规卷曲为主。
3.2 表达模式：MfJAZ1在叶中表达最高；4℃下表达先升后降，6 h达峰值约5.4倍；干旱下亦诱导，盐、碱、ABA处理下总体下调，说明其受多重非生物信号差异调控。
3.3 亚细胞定位：MfJAZ1-GFP信号与核标记mCherry共定位，确认蛋白定位于细胞核。
3.4 转基因株系鉴定：获得OE、COM与atjaz1纯合材料，OE中MfJAZ1表达显著上调，atjaz1中缺失，COM恢复近似野生型水平。
3.5 低温表型与形态：?5℃处理后OE萎蔫严重、存活率最低，atjaz1存活率最高；OE叶片更小，atjaz1叶长增加，提示MfJAZ1过量表达削弱耐冷性并影响生长权衡。
3.6 生理响应：?5℃下OE的MDA更高、CAT活性更低；atjaz1维持较低膜损伤与较强抗氧化能力。渗透指标显示OE可溶性蛋白等偏低，整体反映MfJAZ1抑制ROS清除与渗透保护。
3.7 冷响应基因表达：atjaz1中AtCAT、AtKIN、AtLEA5、AtERD10C、AtCOR15A、AtGSTF6及CBF、MYC2等表达更高；OE中多数受抑，说明MfJAZ1负向调控ICE-CBF-COR模块输出。
3.8 启动子与顺式元件：克隆933 bp启动子，含光、水杨酸、MYB结合及厌氧响应元件；确定Y1H自激活抑制浓度。
3.9 MfClpP与启动子关联：Y1H与Dual-LUC提示MfClpP可能结合或关联MfJAZ1启动子，暗示叶绿体蛋白参与转录层 retrograde 调控。
3.10 MfJAZ1与MfFdC2互作：Y2H与BiFC证明二者在核内互作，截短实验定位互作依赖于含TIFY结构域区域，分子对接提示氢键与盐桥参与。
讨论与结论翻译
讨论部分指出，MfJAZ1作为JA信号抑制子，在异源系统中呈现冷耐受负调控表型，其机制可能与抑制ICE-CBF-COR转录输出、削弱CAT等抗氧化基因表达有关。MfClpP关联启动子与MfFdC2核内互作为新线索，但是否直接驱动冷响应仍需ChIP、EMSA及原位验证。由于黄花苜蓿稳定转化体系不成熟，结论依赖异源表达，未来需在原生系统确认。
结论部分翻译：
本研究证明，黄花苜蓿MfJAZ1在拟南芥异源表达背景下作为冷耐受负调控因子发挥作用。该负调控伴随膜损伤加剧、抗氧化酶活性下降及CBF通路关键冷响应基因受抑。研究人员进一步鉴定到MfClpP可关联MfJAZ1启动子，且MfFdC2与MfJAZ1的TIFY结构域互作。上述互作目前仅证实为物理关联，尚未验证其为冷耐受表型所必需。叶绿体功能与核内JA信号在冷胁迫中的潜在网络关系有待后续揭示。
作者：Lu Chai, Kailin Qian, Haotian Yang, Yuxuan Liu, Meixia Chen, Jiuding Sun, Mamat Nurbiya, Pan Zhang
