冷害会抑制植物生长和作物产量形成，严重时甚至导致植物死亡；在细胞水平，冷害会损害细胞膜结构并影响植物营养元素的代谢。冷害还会激活许多抗性基因表达以提高植物耐寒能力，其中，CBF（C-repeat binding factor）转录因子通过与COR（cold-regulated）基因启动子中的CRT/DRE（C-repeat/dehydration-responsive elements）结合在冷胁迫中发挥重要作用，CBF基因的组成型表达可以提高植物的耐寒能力【1,2】。在拟南芥和苹果中的研究发现，bHLH（basic helix-loop-helix）转录因子可以调控CBF基因的表达并提高植物耐寒能力。此外，CBF的转录也受MYB、PRRs（PSEUDO-RESPONSE REGULATOR）、EIN3（ETHYLENE-INSENSITIVE 3）等其他转录因子的调控【3，4】。其中，MYB 转录因子作为植物生物和非生物胁迫响应的关键调控因子，不仅可以调控植物耐寒性，还在植物次生代谢如花青苷的合成中发挥重要作用。
近日，山东农业大学郝玉金教授团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了一篇题为An apple MYB transcription factor regulates cold tolerance and anthocyanin accumulation and undergoes MIEL1-mediated degradation的研究论文，在苹果中鉴定了一个新的MYB转录因子MdMYB308L并揭示了其调控苹果耐寒和花青苷积累的分子机制。
该研究首先基于前期转录组结果鉴定了正调控冷胁迫的MYB转录因子MdMYB308L，发现MdMYB308L的转录和转录后表达均受到冷胁迫的诱导，并且MdMYB308L可通过调节冷胁迫响应基因的表达提高苹果耐寒能力。该研究还发现，MdMYB308L可以通过调节花青苷生物合成相关基因的表达促进花青苷积累， MdMYB308L的过表达或抑制会增加或减少苹果中花青苷的积累。
之前的研究表明，MYB 转录因子与bHLH蛋白可以互作，并且苹果bHLH 转录因子 MdbHLH33可以正调节冷胁迫反应和花青苷生物合成【5,6】。该研究通过酵母双杂、pull-down和BiFC（bimolecular fluorescence complementation）试验发现，MdMYB308L与MdbHLH33相互作用，并且MdMYB308L可以促进MdbHLH33与MdCBF2和MdDFR启动子的结合。
MdMYB308L与MdbHLH33的互作
此外，通过对MdMYB308L响应冷胁迫的转录后调节机制的研究发现，MdMYB308L与RING E3 泛素连接酶MdMIEL1 （MYB30-INTERACTING E3 LIGASE 1）相互作用并且MdMIEL1可以促进MdMYB308L的泛素化降解，从而负调节苹果的耐寒性和花青苷积累。
MdMYB308L在冷胁迫反应和花青素积累中的调控模型
总之，该研究表明MdMYB308L是一种新型的冷胁迫响应因子，其通过"MYB-bHLH"模块起作用。该研究还提出"MIEL1-MYB308L-bHLH33"信号调控机制在协调冷胁迫反应与其他反应中的重要作用。
参考文献
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原文链接：
/doi/abs/10.1111/pbi.13201
