Adv. Sci.康测科技愈伤组织ChIP-seq助力西北农大客户解析MdHB7L调节苹果耐冷性机制

低温是影响植物生长和发育的关键环境因素，它限制植物的地理分布，并对产量和质量产生负面影响。根据温度范围和涉及的生理机制，植物中低温胁迫（cold stress）分为两种类型：冷胁迫（chilling stress）（0-15℃）和冻胁迫（freezing stress）（< 0℃）。低温胁迫会破坏细胞膜结构，导致细胞外水势降低、离子渗漏增加以及丙二醛（MDA）含量升高。此外，它还会触发活性氧（ROS）的过量产生。为了应对低温胁迫，植物开发出复杂的机制，涉及生理和生化过程的改变，并伴随数以千计基因的修饰表达。

HD-Zip（homeodomain-leucine zipper）TF（transcription factor）家族在调节植物生长、发育以及生物或非生物胁迫响应中发挥关键作用。然而，HD-Zip TFs在苹果低温胁迫响应中的作用和潜在机制尚不明确。

2025年4月26日，西北农林科技大学园艺学院马锋旺、毛柯老师共同通讯在Advanced Science（IF14.3）上发表了题为“The MdHB7L–MdICE1L–MdHOS1 Module Fine-Tunes Apple Cold Response via CBF-Dependent and CBF-Independent Pathways”的研究文章，揭示了MdHB7L–MdICE1L–MdHOS1模块调节苹果低温胁迫响应的分子机制。研究鉴定HD-Zip TF MdHB7L为提高苹果耐冷性的关键因子。MdHB7L可以与MdICE1L相互作用，也能直接结合MdCBF启动子以激活基因表达。而MdICE1L抑制MdHB7L与MdCBF启动子的直接结合。联合ChIP-seq和RNA-seq，研究发现MdHB7L直接调控涉及ROS清除以及花色素苷、可溶性糖和脯氨酸生物合成的几个关键基因的表达，从而增强苹果的耐冷性。E3泛素连接酶MdHOS1介导MdHB7L和MdICE1L的泛素化和降解，从而负调控耐冷性。值得注意的是，MdHOS1优先与MdICE1L互作并促进降解。这种偏好抑制了MdHOS1与MdHB7L互作并稳定了MdHB7L，使得MdICE1L降解后MdHB7L仍能作为TF维持植物的低温胁迫响应。研究为MdHB7L–MdICE1–MdHOS1模块介导的植物对低温胁迫的动态响应机制提供了新的见解。