《The Plant Journal》：SlBBX19 modulates plant development and negatively regulates chilling tolerance in tomato
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低温胁迫严重限制番茄栽培与产量，但单个调控因子如何整合光合效率、发育进程与冷耐受性的机制尚不清楚。研究人员表征了番茄（Solanum lycopersicum）中受冷诱导的 B-box 转录因子 SlBBX19。SlBBX19 定位于细胞核，在正常条件下作为营
低温胁迫严重限制番茄栽培与产量，但单个调控因子如何整合光合效率、发育进程与冷耐受性的机制尚不清楚。研究人员表征了番茄（Solanum lycopersicum）中受冷诱导的 B-box 转录因子 SlBBX19。SlBBX19 定位于细胞核，在正常条件下作为营养生长与光合能力的负调控因子，同时促进果实成熟并抑制花序分枝。在冷胁迫下，SlBBX19 是冷耐受性的负调控因子：过表达加剧活性氧（ROS）积累、膜损伤并抑制 COR 通路激活，而敲除株系增强冷抗性。转录组与分子分析显示，SlBBX19 直接结合捕光叶绿素 a/b 结合基因 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1 启动子中的 G-box 元件并抑制其转录。病毒诱导基因沉默这些靶标可重现过表达表型，证实 SlBBX19 主要通过下调 SlLhc 损害光合效率与冷耐受性。该工作建立 SlBBX19 作为发育与环境适应整合因子的新模块，为培育耐冷且生理优化的番茄品种提供遗传靶点。
研究背景方面，低温是非生物胁迫中限制作物发育与产量的关键因素。番茄是冷敏感作物，冷害会抑制花芽分化、坐果并导致果实发育异常。低温会显著抑制光合作用，而捕光叶绿素 a/b 结合（Lhc）蛋白对光系统 II（PSII）光捕获与能量分配十分关键；已有研究提示多种 Lhc 成员在低温下表达改变，但上游转录调控尤其在番茄中仍不清楚。B-box（BBX）转录因子可整合光信号与发育/胁迫响应，拟南芥 AtBBX29 与番茄 SlBBX17、SlBBX31 等已被报道参与冷响应，但 BBX 是否直接调控 Lhc 基因以调节冷耐受性尚无证据。因此，研究人员假设番茄 SlBBX19 可能通过调控 Lhc 基因成为光信号与冷适应之间的分子纽带，并系统解析其功能。
该论文发表于《The Plant Journal》。研究人员构建 SlBBX19 过表达与敲除番茄株系，结合低温表型、叶绿素荧光、活性氧（ROS）染色、转录组、酵母单杂交、双荧光素酶、电泳迁移率变动分析（EMSA）、病毒诱导基因沉默（VIGS）等实验，得出 SlBBX19 是冷诱导但负向调控冷耐受性的转录因子，其直接抑制 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1，从而降低光合天线功能、削弱 ROS 清除与冷防御信号，最终损害番茄冷适应的结论。该研究把光合天线动态与冷胁迫适应直接关联，为番茄耐冷育种提供了新理论与靶基因。
主要关键技术方法如下：以番茄 Alisa Craig 为遗传背景制备过表达与 CRISPR 编辑敲除株系；以本氏烟草（Nicotiana benthamiana）进行亚细胞定位、瞬时表达与蛋白互作验证；采用 RNA 测序比较过表达与野生型在 4°C 处理 3 小时的转录差异；用酵母单杂交、双荧光素酶报告系统与 EMSA 验证转录因子与靶基因启动子结合；用 VIGS 沉默 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1 进行功能回补式验证；样本包括根、茎、幼叶、成熟叶、花、不同发育阶段果实及低温/激素处理幼苗。
SlBBX19 是冷响应 BBX 转录因子：研究人员通过前期 RNA-seq 分析 31 个番茄 BBX 基因，发现 SlBBX19 在 4°C 下显著诱导，qRT-PCR 显示 24 小时约升高 40 倍；蛋白在低温下积累，定位于细胞核，无自激活活性，组织表达以根和花较高。
SlBBX19 负调控营养生长与光合作用：过表达株矮化、叶面积小、叶绿素与净光合速率下降；敲除株表现过度生长、叶绿素与净光合速率升高；蒸腾速率无变化，说明为非气孔限制。
SlBBX19 抑制花序分枝并促进果实成熟：过表达减少第三花序花数、抑制分枝，并上调乙烯与类胡萝卜素合成基因 SlACO1、SlACO3、SlACS2、SlPSY1、SlZISO、SlCRTISO，加快转色；敲除则延迟成熟、分枝增多。
SlBBX19 负调控冷耐受性：4°C 处理 7 天后，过表达株萎蔫死亡，敲除株抗冷性增强。叶绿素荧光显示过表达株 Fv/Fm、Y(II)、电子传递速率（ETR）降幅最大，Y(NPQ) 升高；DAB 与 NBT 显示 ROS 积累增加，相对电导率与丙二醛（MDA）升高，超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化物酶（POD）活性下降；SlCBF1 与 SlCOR47like 表达受抑，但双荧光素酶证明其对 CBF/COR 为间接调控。
转录组分析揭示 SlBBX19 抑制 SlLhc 家族：GO 与 KEGG 富集于光合作用、光反应、色素结合、植物激素信号与类胡萝卜素合成；SlLhcb1.1、SlLhcb2.2、SlLhca4.1 等在过表达中正常与低温下均低表达。
SlBBX19 直接结合 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1 启动子并负调控：Y1H、Dual-LUC 与 EMSA 证明 SlBBX19 结合 G-box 并抑制转录；与 SlHY5、SlCOP1、SlBBX31 未检出互作。
沉默 SlLhcb2.2 或 SlLhca4.1 抑制光合作用：VIGS 植株叶色变浅、叶绿素与净光合速率下降，重现过表达光合缺陷。
沉默 SlLhcb2.2 或 SlLhca4.1 降低冷耐受性：沉默株冷害更重，电导率与 MDA 升高，ROS 积累，SlCBF1、SlCOR47like、SlCOR413like 诱导减弱，证明二者为冷耐受正调控因子。
讨论部分指出，SlBBX19 具有多效性：抑制生长同时促进成熟，可能反映资源重分配。BBX 家族在冷响应中功能分化，SlBBX19 虽冷诱导却为负调控因子，类似于 AtMYB15、MdNAC029、SlGATA22 等冷诱导负调控因子，可能构成负反馈以避免过度胁迫响应。与传统“低温下调 Lhc 以防光抑制”不同，本研究显示 SlBBX19 过度抑制 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1 会破坏 PSII 复合体稳定性、引发电子传递受阻与 ROS 爆发。Lhc 蛋白不仅是捕光结构件，也参与胁迫信号与 ROS 网络。研究人员提出工作模型：冷胁迫诱导 SlBBX19，一方面间接压制 CBF/COR 冷防御通路，另一方面直接抑制 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1，削弱光系统稳定与 redox 稳态，最终降低番茄冷耐受性。
研究结论部分译为：在冷胁迫下，SlBBX19 的表达被转录上调。一方面，SlBBX19 直接结合 SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1 的启动子并抑制其转录；作为冷耐受正调控因子，SlLhcb2.2 与 SlLhca4.1 对维持光系统稳定性必不可少，因此其抑制会削弱冷耐受性。另一方面，SlBBX19 抑制包括 CBF 与 COR 基因在内的冷响应基因转录。通过这些机制，SlBBX19 作为负调控因子，最终降低番茄植株的冷胁迫耐受性。
