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        我國設施栽培面積最大的黃瓜（Cucumis sativus L.）是起源于熱帶和亞熱帶的冷敏感植物，低溫弱光成為限制設施黃瓜冬春季節生產發展的主要瓶頸之一。設施栽培中遇到的低溫脅迫主要是冷害，如何提高黃瓜抵御低溫的能力、緩解冬春季設施栽培中的低溫傷害，仍然是亟待解決的問題。G蛋白α亞基CsGPA1正調控黃瓜低溫脅迫耐受性，但其具體調控機制尚不明確。

 

        近日，Horticulture Research上線了（Advance Access）中國農業科學院蔬菜花卉研究所設施栽培課題組題為Mechanism of CsGPA1 in regulating cold tolerance of cucumber的研究論文，該研究利用蛋白相互作用技術來挖掘CsGPA1調控的低溫相關通路。
         研究人員發現干擾CsGPA1降低黃瓜的耐冷性。進一步利用蛋白互作實驗表明，CsGPA1與位于細胞膜和細胞核內的Csa_4G663630.1以及位于細胞膜內的CsCOR413PM2互作（圖1a）。Csa_4G663630.1與油菜素內酯（brassinolide, BR）信號基因AtCDL1的蛋白序列相似性達71%，因此命名為CsCDL1。干擾CsGPA1可降低大部分BR相關基因（包括CsCDL1）在低溫脅迫下的表達。PCA和回歸分析表明，CsGPA1、CsCDL1、BR相關合成和信號基因表達呈正相關（圖1b）。干擾CsCOR413PM2也降低了黃瓜的耐冷性。測定低溫下CsGPA1-RNAi和CsCOR413PM2-RNAi株系中CsCOR413PM2和CsGPA1的表達和蛋白含量。在低溫脅迫過程中，只有干擾CsGPA1影響CsCOR413PM2的表達和蛋白含量，干擾CsCOR413PM2并不影響CsGPA1的表達和蛋白含量。進一步研究發現，干擾CsGPA1或CsCOR413PM2均降低低溫Ca²⁺流，導致CsICE-CsCBF轉錄下降（圖1c和d）。 
        本研究首次在植物中發現，CsGPA1介導BR信號響應低溫脅迫、低溫下CsGPA1-CsCOR413PM2-Ca²⁺信號軸調控CsICE-CsCBF的轉錄。本研究初步提供了CsGPA1調控黃瓜耐冷性的框架，為進一步研究植物Gα亞基的耐冷機理奠定了理論基礎。

 

 

圖 1 CsGPA1調控黃瓜耐冷性的機制
 

        中國農業科學院蔬菜花卉研究所設施栽培課題組副研究員閆妍博士為論文第一作者，中國農業科學院蔬菜花卉研究所設施栽培課題組于賢昌教授、中國農業大學園藝學院蔬菜系高麗紅教授和中國農業科學院蔬菜花卉研究所設施栽培課題組助理研究員孫敏濤博士為共同通訊作者。本項目得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中國農業科學院科技創新工程的資助。
 

        文章鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac109