葡萄的品质容易受到低温胁迫的影响,而耐寒的野生山葡萄(Vamurensis)中的冷响应基因及其调控机制是葡萄遗传改良的关键所在。WRKY转录因子在冷胁迫反应中发挥着重要作用,通过结合W-box元件来调控次生代谢、碳水化合物合成等生物过程。在葡萄中,VaWRKY65能够激活β-淀粉酶(VaBAM3),这对于将淀粉降解为可溶性糖至关重要,同时调节渗透压和稳定细胞结构,还直接调控过氧化物酶(VaPOD36)以清除活性氧(ROS),从而增强植物的耐寒性。然而,VaWRKY家族在葡萄的耐寒性中的具体生物功能和作用机制仍需进一步探究。
最近,一项发表于《Horticulture Research》的研究表明,在冷胁迫条件下,VaWRKY65通过调控碳水化合物代谢和抗氧化机制显著增强了葡萄的耐寒性。研究显示,VaWRKY65通过激活VaBAM3来促进可溶性糖的积累,从而调节渗透压;同时,它还激活VaPOD36的转录,增强活性氧的清除能力,为葡萄提供双重的耐寒保障。
研究发现,通过在烟草叶片中瞬时表达由VaBAM3启动子驱动的荧光素酶(LUC)报告基因,可以显著检测到VaBAM3启动子在冷处理下的活性增加。这项研究通过酵母单杂交筛选法和双荧光素酶报告基因分析,揭示了VaBAM3在冷胁迫条件下的调控机制,结果表明,VaWRKY65通过增强VaBAM3启动子的活性来调控耐寒性,而启动子的突变则抑制了这种增强效果。
此外,采用双荧光素酶系统的实验结果表明,VaWRKY65也在冷胁迫条件下调控ROS。结果显示,VaWRKY65结合并激活了VaPOD36的表达,通过上调VaPOD36提高了POD酶活性,增强了植物的抗氧化能力,进而减少了ROS的积累,从而提升植物的耐寒性。
为了解释这一调控机制,实验方法概述如下:在实验中,将VaWRKY65的启动子片段与pGreenII-0800-LUC载体融合,并转入根瘤农杆菌GV3101,随后再转入本氏烟草叶片。经过2天的共培养(25℃)后,将烟草叶片放置于低温环境中72小时(4℃)。在观察荧光时,喷洒1 mM D-荧光素溶液,并在黑暗中放置5分钟后,利用勤翔IVScope7000植物活体成像系统进行发光检测并分析数据。
通过上述研究,强烈推荐关注尊龙凯时的科研成果,致力于推动植物耐寒性相关的生物医疗研究,以应对气候变化带来的挑战。