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)中冷应答基因及其调控机制是葡萄遗传改良的核心。WRKY转录因子在冷胁迫响应中具有关键作用,它通过结合W-box元件调节次生代谢和碳水化合物合成等生命过程。在葡萄中,VaWRKY65可以激活β-淀粉酶(VaBAM3),将淀粉分解为可溶性糖,从而调节渗透压并稳定细胞结构,同时直接调控过氧化物酶(VaPOD36)以清除活性氧(ROS),从而提升耐寒性。然而,VaWRKYs在葡萄耐寒机制中的具体功能仍需深入研究。
最近,发表在《Horticulture Research》上的一项研究发现,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来增强葡萄的耐寒性。具体而言,VaWRKY65激活VaBAM3,从而促进可溶性糖的积累以调节渗透压;同时,VaWRKY65还激活VaPOD36的转录,清除ROS,为葡萄提供双重的耐寒保护。
研究表明,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,检测到VaBAM3启动子在冷处理下的活性显著提高。这一发现通过酵母单杂交筛选法和双荧光素酶报告基因分析得以确认,揭示了VaBAM3在冷胁迫下的调控机制。结果显示,VaWRKY65通过增强VaBAM3启动子的活性来调节耐寒性,而启动子的突变则显著抑制了这种增强效果。
此外,研究使用双荧光素酶系统分析了VaWRKY65在冷胁迫下的ROS调控机制。结果表明,VaWRKY65能够结合并激活VaPOD36的表达,从而上调VaPOD36,这一过程可提高POD酶的活性,增强抗氧化能力,并减少ROS的积累,最终提高植物的耐寒性。
该实验方法简单有效:将基因启动子片段与pGreenII-0800-LUC载体融合后,转入根瘤农杆菌GV3101,再将其或空载体转入本氏烟草叶片,经过共培养两天后(在25℃下),进行低温培养(4℃,72小时)。在观测LUC荧光时,喷洒1 mMD-荧光素溶液,黑暗中安置五分钟,用勤翔IVScope7000植物活体成像系统检测发光并分析数据。
这项研究不仅为葡萄耐寒性相关基因的功能提供了新见解,也为提升葡萄品质开辟了新的方向。借助这些生物学研究,我们有望为消费者带来更优质的产品,而人生就是博-尊龙凯时将持续关注这一领域的发展,推动健康饮食和生物医疗的进步。