近日，园艺学院马锋旺教授团队在Plant Physiology在线发表了题为“MdbHLH4 negatively regulates apple cold tolerance by inhibiting MdCBF1/3expression and promoting MdCAX3L-2 expression”的研究论文，揭示了MdbHLH4通过调节CBF和CAX家族基因表达以及ICE1蛋白的泛素化降解，负调控苹果耐寒性的分子机理。

苹果产业在我国北方农民增收、农业结构调整及生态环境改善等方面发挥重要作用。近年来，随着全球气候变化，极端天气频繁发生，冬季冻害及春季倒春寒引起的低温伤害严重影响苹果产量和品质。低温成为限制我国苹果产业可持续发展的主要环境因子之一。挖掘苹果低温胁迫响应关键基因并解析其调控机理，能够为苹果的抗逆分子育种提供理论依据和基因资源。

该研究从苹果中鉴定出一个低温响应bHLH转录因子MdbHLH4。转基因拟南芥及苹果中的功能鉴定表明MdbHLH4负调节植物耐寒性。通过转录调控分析、启动子结合鉴定以及蛋白互作分析等研究发现MdbHLH4一方面能通过结合MdCBF1/3启动子直接抑制它们在低温下的表达；另一方面MdbHLH4通过与MdICE1L互作，抑制其与MdCBF1/3启动子的结合，从而间接抑制低温下MdCBF1/3的表达。

另外，低温诱导的Ca2+信号是植物响应低温的重要通路，对于低温下ICE1蛋白的稳定性具有重要调控作用。研究小组在此前的研究中证明MdCAX3L-2具有促进胞质Ca2+隔离进入液泡的功能，说明其可能负调控胁迫诱导的Ca2+信号。该研究通过转基因鉴定了MdCAX3L-2负调节耐寒性的生物学功能，并证明MdbHLH4能通过促进MdCAX3L-2表达负调节苹果耐寒性。进一步通过对低温下MdICE1L蛋白的降解速率和泛素化水平进行分析，结果发现MdbHLH4-MdCAX3L-2模块能促进低温诱导MdICE1L的泛素化及降解。

综上，该研究揭示了MdbHLH4通过抑制MdCBF1/3的表达和MdICE1L的启动子结合能力，以及通过促进MdCAX3L-2表达和MdICE1L泛素化降解，从而负调控苹果耐寒性分子机理。

园艺学院马锋旺教授和毛柯副研究员为本文通讯作者，博士研究生杨洁为本文第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省重点科技专项和国家苹果产业技术体系专项资金的资助。该研究还得到了园艺学院园艺科学研究中心在实验技术上的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac512

编辑：张晴

终审：徐海