低溫脅迫是影響作物產(chǎn)量和地理分布的重要環(huán)境因子之一。自然環(huán)境下溫度是決定植物地域分布的主要限制因子，在栽培條件下更影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，低溫對(duì)植物的影響尤為突出。低溫脅迫常使某些起源于熱帶、亞熱帶地區(qū)的植物因冷敏感性而無法在溫帶以北地區(qū)露地安全越冬，這就給引種帶來不利，因此，探明植物抗寒性形成的生理機(jī)制和遺傳因素，不僅在理論上具有重要的科學(xué)意義，在解決生產(chǎn)實(shí)際問題上也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
中國(guó)科學(xué)院武漢植物園植物水分脅迫生物學(xué)學(xué)科組施海濤博士在產(chǎn)祝龍研究員的指導(dǎo)下，以模式植物擬南芥為研究材料，通過基因功能分析手段證實(shí)了AtHAP5A 基因在冷凍害脅迫應(yīng)答中的作用。研究表明，AtHAP5A作為轉(zhuǎn)錄因子，在酵母細(xì)胞中具有轉(zhuǎn)錄激活活性，在植物細(xì)胞中定位于細(xì)胞核。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明AtHAP5A可以直接結(jié)合CCAAT元件并調(diào)控其表達(dá)，同時(shí)染色質(zhì)免疫共沉淀ChIP-PCR和遺傳分析研究表明AtXTH21 是一個(gè)直接受AtHAP5A調(diào)控的下游基因；它們的過表達(dá)植株可以增強(qiáng)植物對(duì)冷凍害脅迫的抗性，而T-DNA插入突變體則對(duì)冷凍害脅迫更加敏感。進(jìn)一步研究表明AtHAP5A 可以通過調(diào)控活性氧代謝和脫落酸(ABA)的敏感性參與植物對(duì)冷凍害脅迫應(yīng)答。這些結(jié)果豐富了對(duì)冷凍害信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并分離鑒定了兩個(gè)冷凍害信號(hào)的新組分，為系統(tǒng)認(rèn)識(shí)植物響應(yīng)冷凍害脅迫防御反應(yīng)提供理論依據(jù)。
以上研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金(No.31200194和No.31370302)、中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程項(xiàng)目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(No.Y429371O04)和中國(guó)科學(xué)院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)秀青年人才計(jì)劃(No.Y452331O03)的共同支持。相關(guān)研究結(jié)果在植物學(xué)國(guó)際期刊New Phytologist 上在線發(fā)表。
AtHAP5A在酵母細(xì)胞中具有轉(zhuǎn)錄激活活性(a)并定位于細(xì)胞核(b)
