中国野生山葡萄抗寒转录因子的克隆与功能研究

本课题针对中国野生山葡萄抗寒分子ICE-CBF-COR代谢途径中的核心调控转录因子进行抗寒分子研究，按照原定计划完成了山葡萄转录因子基因ICE的克隆、鉴定及功能研究，分离了其上游调控序列并进行了低温胁迫下的活性分析；进一步开展了ICE基因转化葡萄的研究。本项目所克隆的山葡萄ICE基因家族两个成员VaICE1&VaICE2，均为MYC-型 bHLH转录因子，具有转录激活活性，定位于细胞核，两者由于结构上的差异导致其对低温胁迫响应的表达模式的不同；从生理生化与分子层面解析了两个转录因子过量表达增强抗寒性的原因，转化植株叶片组织中脯氨酸含量在低温胁迫下显著高于野生型，丙二醛含量显著降低、电渗率显著降低；同时，抗寒代谢途径下游基因CBF1, COR15A, COR47，KIN1受低温诱导表达量显著高于野生型植株。基于在模式植物中的功能验证，进一步进行了欧洲葡萄霞多丽的遗传转化，获得经PCR、Southern blot检测的VaICE1阳性植株17株，VaICE2阳性植株7株，转化植株生长势比野生型弱。. 受本基金资助，在计划的研究内容之外，我们还完成了低温胁迫下山葡萄转录组的测序、功能注释与分析，解析了山葡萄抗寒性状形成的分子基础，获得了 6,850 个低温响应基因， 其中包括一批感知早期冷胁迫重要的上游信号转导基因：钙离子信号蛋白，类受体激酶（RLKs）以及蛋白激酶基因（CIPKs）等；探索了可变剪接事件在低温胁迫中的作用。根据转录组数据，选取了上调表达显著的碱性螺旋-环-螺旋转录因子基因家族中1个成员进行了功能鉴定及调控机理分析，获得了株高发生显著改变的转基因葡萄材料，为后续抗寒功能分析及种质创新奠定基础。. 在项目执行期间，共发表与本研究相关（标注本项目资助）的SCI论文3篇，包括 《Plant Molecular Biology》、《PloS One》与《Molecular Biology Reports》。