中國網/中國發展門戶網訊 冷脅迫限制植物的生長，發育和分佈，是影響農業生産持續穩定發展的重要因素之一。維生素C（L-抗壞血酸，AsA）是一種抗氧化劑，能夠參與非生物應激耐受和活性氧（ROS）代謝。探究低溫脅迫如何誘導維生素C生物合成以減少對植物的氧化損傷，對增強植物抗寒性、提高作物維生素C含量具有重要意義。
近日，中國科學院武漢植物園鐘彩虹研究團隊在Plant Physiology期刊線上發表了題為“Kiwifruit bZIP transcription factor AcePosF21 elicits ascorbic acid biosynthesis during cold stress”的研究論文，發現了植物在冷脅迫下誘導維生素C生物合成以減輕寒冷對植物氧化損傷現象，闡明瞭獼猴桃通過AceMYB102-AcePosF21-AceGGP3分子網路調控維生素C合成以減緩冷損傷的分子機制。
圖1 不同進化地位的植物（A）在冷脅迫下AsA濃度（B）的變化
研究團隊分析發現，大部分單細胞到被子植物的葉、果等組織的維生素C含量在冷脅迫後短時間內被誘導合成。利用高維生素C含量的獼猴桃為材料，成功發掘了一個bZIP家族的轉錄因子AcePosF21。該轉錄因子不僅能被低溫信號觸發，並對獼猴桃的維生素C生物合成和防禦反應具有重要的調控作用。利用病毒誘導的基因沉默和CRISPR/Cas9介導的基因編輯，證實了AcePosF21的缺失會降低了獼猴桃維生素C濃度，增加冷脅迫下的ROS的生成。此外，研究團隊還發現AcePosF21能夠與R2R3-MYB轉錄因子AceMYB102相互作用，促進其與維生素C合成關鍵基因AceGGP3的啟動子結合，並進一步激活AceGGP3基因的表達。AceGGP3基因的高表達能夠促進維生素C的合成並清除冷脅迫誘導的過量ROS，最終減緩獼猴桃冷損傷。
圖2 AcePosF21正向緩解冷脅迫氧化損傷
通過本項研究，該團隊證實了維生素C作為一種重要的抗氧化物質，不僅能夠為人類提供維持健康所需的重要營養物質，而且在植物中能夠響應脅迫、參與抗寒等諸多生理過程，為獼猴桃的低溫抗性育種提供了基因資源和重要理論支撐。
圖3 AcePosF21介導的AsA生物合成和冷脅迫響應的工作模型
中國科學院武漢植物園李大衛研究員和鐘彩虹研究員為論文的通訊作者，助理研究員劉曉瑩為論文的第一作者，紐西蘭植物與食品研究所Sean M. Bulley和Erika.Varkonyi-Gasic高級科學家對該研究做出了重要的貢獻。本研究還得到了辛海平研究員、華中農業大學的劉繼紅教授和安徽農業大學的汪松虎教授的指導。中國科學院種子精準設計與創造先導專項、湖北省洪山實驗室基金項目（2021HSZD017）、國家重點研發計劃項目（2019YFD1000200）、中國科學院青年創新促進會項目和國家作物表型組學研究（神農）基地項目為本項目提供了資助。