近日，生命科學(xué)學(xué)院孟慶偉/莊焜揚(yáng)團(tuán)隊(duì)在《The Plant Journal》在線發(fā)表了題為 “Salicylic acid regulates two photosystem II protection pathways in tomato under chilling stress mediated by ETHYLENE INSENSITIVE 3-like proteins”的研究論文。張萌博士、張明岳博士為該論文的第一作者，莊焜揚(yáng)副教授和馬娜娜副教授為該論文的通訊作者。

低溫脅迫(0-12°C)嚴(yán)重制約著番茄等冷敏感作物的生長(zhǎng)發(fā)育。在低溫脅迫下，番茄葉綠體中產(chǎn)生大量活性氧(ROS)，導(dǎo)致光抑制的發(fā)生、限制了其光合效率。前人研究表明， EIN3和EILs蛋白介導(dǎo)乙烯信號(hào)傳導(dǎo)并與植物低溫耐受性有關(guān)。然而，在低溫脅迫下，EIN3/EIL對(duì)光合作用的保護(hù)途徑尚不清楚。在本研究中，作者發(fā)現(xiàn)水楊酸（SA）通過(guò)SlEIL2和SlEIL7參與PSII保護(hù)。在低溫脅迫下，苯丙氨酸解氨酶基因SlPAL5在SA的產(chǎn)生中起著重要作用，而SA能夠明顯誘導(dǎo)WHIRLY1（SlWHY1）的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，由此產(chǎn)生的SlWHY1在低溫脅迫下激活SlEIL7的表達(dá)，增加的SlEIL7隨后結(jié)合并阻斷熱休克因子SlHSFB-2B對(duì)熱休克蛋白21（HSP21）表達(dá)的抑制，維持了光系統(tǒng)II（PSII）的穩(wěn)定性。

此外，SlWHY1抑制SlEIL2的表達(dá)，從而促進(jìn)了編碼L-半乳糖-1-磷酸酶3基因SlGPP3的表達(dá)。隨后SlGPP3的增加促進(jìn)了抗壞血酸（AsA）的積累，從而清除了低溫脅迫下產(chǎn)生的活性氧（ROS），從而保護(hù)了PSII(圖1)。

圖1. 低溫脅迫下SA介導(dǎo)的SlWHY1-SlEILs通路在PSII保護(hù)中的調(diào)控模式圖

本研究表明，SlEIL2和SlEIL7通過(guò)兩種不同的SA響應(yīng)機(jī)制在低溫脅迫下保護(hù)PSII：一種涉及抗氧化劑AsA，另一種涉及光保護(hù)伴侶蛋白HSP21（圖2）。這些PSII保護(hù)的調(diào)控機(jī)制的解析對(duì)于番茄耐冷性的改良具有重要意義。

圖2SlEIL2和SlEIL7響應(yīng)SA在低溫脅迫下保護(hù)PSII的示意圖。

該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)博士后基金、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1111/tpj.16199

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波