山葡萄是一種在東亞地區(qū)廣泛分布的野生葡萄，能在-30℃以下的極端低溫下安全越冬，具有極高的耐寒性，是葡萄抗寒育種的理想材料。受到高雜合度等因素的影響，目前對(duì)與山葡萄基因組的研究尚不深入，對(duì)其高寒冷耐受性的機(jī)制的研究也處于起步階段。
中國(guó)科學(xué)院植物研究所葡萄與葡萄酒研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院武漢植物園、福建農(nóng)林大學(xué)及中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院等，繪制了山葡萄的高質(zhì)量全基因組精細(xì)圖譜，為葡萄耐寒機(jī)制研究奠定了基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，葡萄對(duì)于冷害和凍害的應(yīng)答或存在不同的調(diào)控機(jī)制，MYB14和CBF3等基因在冷害的早期應(yīng)答中具有重要作用，而糖類(lèi)代謝可能是影響葡萄凍害的重要因素之一。該研究還利用GWAS和轉(zhuǎn)錄組分析手段證明糖酵解通路中的關(guān)鍵基因PGK對(duì)葡萄在嚴(yán)寒條件下越冬具有重要意義。
根據(jù)獲得的山葡萄基因組，團(tuán)隊(duì)克隆到控制山葡萄耐冷的GRAS轉(zhuǎn)錄因子PAT1，并揭示了PAT1調(diào)控山葡萄耐冷性的遺傳調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，PAT1通過(guò)與INDETERMINATE-DOMAIN 3蛋白互作來(lái)激活LIPOXYGENASE 3基因的表達(dá)，以促進(jìn)茉莉酸的生物合成，從而提高葡萄耐冷性。
近日，相關(guān)研究成果分別在線發(fā)表在The Plant Journal和Plant Physiology上。植物所特別研究助理王毅、已畢業(yè)博士生王澤民分別為兩篇論文的第一作者，植物所研究員梁振昌為論文通訊作者。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、生態(tài)環(huán)境部生物多樣性調(diào)查與評(píng)價(jià)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、寧夏回族自治區(qū)育種專(zhuān)項(xiàng)、中科院國(guó)際合作項(xiàng)目的資助。
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