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在自然界中植物的生長發(fā)育往往受到各種環(huán)境脅迫（Stresses）的影響，如鹽害、干旱及缺素等。溫度脅迫是影響植物分布和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一。極端低溫影響植物生長發(fā)育的各個階段，因此揭示植物如何適應(yīng)低溫脅迫的分子機制，對于應(yīng)對環(huán)境變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響具有重要的理論和現(xiàn)實意義。目前的研究表明，ICE–CBF/DREB1信號通路在植物抗冷害反應(yīng)中起十分重要的調(diào)控作用，然而該通路上游關(guān)鍵的調(diào)控元件仍不清楚。植物激素茉莉酸（Jasmonate）是一類重要的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，廣泛參與調(diào)控植物的各種生理過程，如根的伸長、花色素苷的積累、表皮毛的發(fā)育及抗病反應(yīng)等，但是茉莉酸信號是否參與調(diào)控植物非生物逆境抗性反應(yīng)及相應(yīng)的分子機制仍有待揭示。

版納植物園余迪求研究員領(lǐng)導(dǎo)的植物分子生物學(xué)組研究發(fā)現(xiàn)，植物激素茉莉酸正調(diào)控擬南芥（Arabidopsis thaliana）抗凍害反應(yīng)（Freezing response）。外源施加茉莉酸顯著提高植物的組成型及冷馴化誘導(dǎo)的抗凍能力。相反，阻斷植物內(nèi)源茉莉酸的合成及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，則導(dǎo)致植物對凍害敏感，表現(xiàn)為存活率低及電導(dǎo)率高。與茉莉酸正調(diào)控植物抗凍能力相一致的是，低溫處理誘導(dǎo)內(nèi)源茉莉酸合成相關(guān)酶的表達，從而提高內(nèi)源茉莉酸的含量。進一步分析表明，茉莉酸信號途徑的抑制子JAZ蛋白能與冷信號途徑的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ICE1和ICE2相互作用。酵母雙雜交實驗分析表明，JAZ1蛋白的Jas結(jié)構(gòu)域以及ICE1轉(zhuǎn)錄因子的C端結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)它們之間的相互作用。JAZ1和JAZ4抑制ICE1的轉(zhuǎn)錄功能，從而抑制下游基因CBF3的表達。此外，茉莉酸處理顯著提高ICE–CBF/DREB1信號通路中其它冷響應(yīng)基因的表達。該研究證實植物激素茉莉酸通過控制ICE轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄功能從而調(diào)控ICE–CBF/DREB1信號通路介導(dǎo)的擬南芥抗凍害反應(yīng)。

相關(guān)研究以Jasmonate Regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION–C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 Cascade and Freezing Tolerance in Arabidopsis為題在植物學(xué)期刊The Plant Cell上在線發(fā)表。

該研究得到國家自然科學(xué)基金(U1202264 and 31171183)、中國科學(xué)院基金（KSCX3-EW-N-07）及中科院“135”工程（the CAS 135 program XTBG-F04）的資助，特此感謝！

茉莉酸調(diào)控擬南芥冷害反應(yīng)的模型