近日，西北農林科技大學園藝學院胡曉輝教授課題組在《Plant, Cell & Environment》期刊上發(fā)表題為“The SlMYC2‐SlNAC90‐SlNAC102 Module Mediates Low-Temperature Stress Responses in Tomato by Regulating Jasmonic Acid Biosynthesis”的研究成果。孟祥光博士為論文第一作者，胡曉輝教授為通訊作者。

研究團隊基于前期番茄低溫轉錄組數據，篩選到NAC家族成員SlNAC90——其表達受低溫（4℃）和JA顯著誘導。通過CRISPR-Cas9基因編輯和過表達技術構建SlNAC90轉基因株系，發(fā)現過表達SlNAC90的番茄在低溫處理后仍保持健康生長，而敲除株系出現嚴重萎蔫；生理指標顯示，過表達株系的相對電導率（REC）、丙二醛（MDA）含量顯著降低，過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性顯著升高，同時光合系統(tǒng)II最大光化學效率（Fv/Fm）更穩(wěn)定，活性氧（ROS）積累量減少，證實SlNAC90是番茄低溫響應的正調控因子。

圖1 SlNAC90過表達與敲除株系的低溫表型及生理指標差異

為解析SlNAC90的作用靶標，研究通過酵母單雜交（Y1H）、凝膠遷移率變動實驗（EMSA）、染色質免疫共沉淀-定量PCR（ChIP-qPCR）及雙熒光素酶報告實驗（Dual-Luc），證實SlNAC90可直接結合JA合成關鍵基因SlLOXC的啟動子“CACG”基序，激活其轉錄。SlLOXC作為13-脂氧合酶（13-LOX）家族成員，是JA合成的限速酶——過表達SlLOXC可使低溫下番茄葉片JA含量顯著提升，ROS清除能力顯著增強；而敲除SlLOXC則導致JA含量顯著下降，低溫敏感性顯著增加，明確了SlLOXC是SlNAC90調控JA合成的直接下游靶基因。

進一步研究發(fā)現，SlNAC90可與另一個NAC家族成員SlNAC102發(fā)生蛋白互作（通過Y2H、GST Pull-Down、雙分子熒光互補（BiFC）及熒光素酶互補成像（LCI）驗證）。盡管SlNAC102自身不能結合SlLOXC啟動子，但與SlNAC90互作后可顯著增強SlNAC90對SlLOXC的結合與轉錄激活能力——Dual-Luc實驗顯示，兩者共表達時SlLOXC的LUC/REN活性較SlNAC90單獨表達顯著提升，證實SlNAC102是SlNAC90的關鍵共激活因子。最后，研究團隊聚焦JA信號通路核心轉錄因子SlMYC2，發(fā)現其表達同樣受低溫和JA誘導，且可通過結合SlNAC90、SlNAC102啟動子的“G-box”基序（-CACGTG-），促進兩者轉錄。

圖2 SlMYC2-SlNAC90-SlNAC102-SlLOXC模塊調控番茄低溫脅迫模式圖

論文鏈接：

https://doi.org/10.1111/pce.70268