园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (9): 2531-2544.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2025-0877
• 遗传育种·种质资源·分子生物学 • 下一篇
李佳欣1, 张震1,2,3, 俞沁含5, 吴文康1, 张宁波1,2,3, 徐伟荣1,2,3,4,5,*(
)
收稿日期:2026-03-17
修回日期:2026-05-21
出版日期:2026-09-25
发布日期:2026-09-20
通讯作者:
基金资助:
LI Jiaxin1, ZHANG Zhen1,2,3, YU Qinhan5, WU Wenkang1, ZHANG Ningbo1,2,3, XU Weirong1,2,3,4,5,*(
)
Received:2026-03-17
Revised:2026-05-21
Published:2026-09-25
Online:2026-09-20
Contact:
摘要:
低温胁迫是限制葡萄(Vitis spp.)生长发育和产量的重要非生物因子,其感应信号与代谢调控整合机制尚不清晰。以山葡萄转录因子VaMYB4a为研究对象,通过构建VaMYB4a的过表达与CRISPR/Cas9敲除材料并结合生理指标分析表明,VaMYB4a可显著增强光系统Ⅱ的稳定性,降低膜脂过氧化和活性氧积累,提升植株抗寒能力。qRT-PCR检测表明,VaMYB4a激活CBF-COR通路,显著诱导CBF1-CBF4及下游RD29A的表达。酵母单杂交、双荧光素酶报告和电泳迁移率分析表明,VaMYB4a可直接结合VaPAL启动子中的CAACCA顺式作用元件,增强其转录活性,揭示了VaMYB4a可协同调控苯丙烷代谢通路的潜在分子机制。VaPAL过表达显著缓解低温胁迫下的氧化损伤,增强愈伤组织的低温耐受性。启动子活性分析显示,VaPAL是苯丙烷代谢通路中对低温最敏感的关键响应基因。共表达分析揭示,VaPAL可反馈调节CBF通路的响应强度,在信号转导与代谢调节间发挥桥梁作用。VaMYB4a-VaPAL模块在葡萄响应低温胁迫应答中的“信号—代谢”协同调控中发挥重要作用,可为果树作物抗寒性的遗传改良提供参考依据与基因资源。
中图分类号:
李佳欣, 张震, 俞沁含, 吴文康, 张宁波, 徐伟荣. 山葡萄VaMYB4a-VaPAL模块响应低温胁迫应答的功能研究[J]. 园艺学报, 2026, 53(9): 2531-2544.
LI Jiaxin, ZHANG Zhen, YU Qinhan, WU Wenkang, ZHANG Ningbo, XU Weirong. Functional Study of the VaMYB4a-VaPAL Module in Response to Cold Stress in Vitis amurensis[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(9): 2531-2544.
| 用途 Usage | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
|---|---|---|
| 双荧光素酶报告实验 Dual-luciferase reporter assay | 0800-PAL(P1)-F | ACTCACTATAGGGCGAATTGGGTACCGCGATTCCAATTTTTTCAAAACT |
| 0800-PAL(P1)-R | ATATCAAGCTTATCGATACCGTCGACCTCCAAGTGTTTGATCAAATGCC | |
| 酵母单杂交 Yeast one-hybrid | pHIS2-PAL(P1)-F | gactcactatagggcgaattcGCGATTCCAATTTTTTCAAAACT |
| pHIS2-PAL(P1)-R | gattcgcgaacgcgtgagctcCTCCAAGTGTTTGATCAAATGCC | |
| pHIS2-PAL(P2)-F | gactcactatagggcgaattcGCAACACTCCACGTCGAAGC | |
| pHIS2-PAL(P2)-R | gattcgcgaacgcgtgagctcCGGAAACCTAGTTTCAAAAATTAATATG | |
| 电泳迁移率实验 Electrophoretic mobility shift assay | marker(PAL-P1)-F | atagaagcctctttaaacaaccaaaaacttataaaaaaaa |
| marker(PAL-P1)-R | TTTTTTTTATAAGTTTTTGGTTGTTTAAAGAGGCTTCTAT | |
| competitor(PAL-P1)-F | atagaagcctctttaaacaaccaaaaacttataaaaaaaa | |
| competitor(PAL-P1)-R | TTTTTTTTATAAGTTTTTGGTTGTTTAAAGAGGCTTCTAT | |
| mutation(PAL-P1)-F | atagaagcctctttaaaccccccaaaacttataaaaaaaa | |
| mutation(PAL-P1)-R | TTTTTTTTATAAGTTTTGGGGGGTTTAAAGAGGCTTCTAT | |
| 实时荧光定量PCR qRT-PCR | 4CL-RT-F | GATCCTCCTCCAGAACTGCG |
| 4CL-RT-R | AAGTGTAGAAGGGGTTGGCG | |
| C4H-RT-F | GAACCACCTGAACCTCTCCG | |
| C4H-RT-R | ATCCGAACTCCACTCCCTGA | |
| PAL-RT-F | GACTGGTGAAACGGTGAGGT | |
| PAL-RT-R | ACCGTTCCAAGCACTGAGAC | |
| VvCBF1-RT-F | ACGAGGAGGCAATGTTCAATA | |
| VvCBF1-RT-R | TCATCCCAGCTGAATCCTTTAC | |
| VvCBF2-RT-F | GAGAAAGCCGGAGATGGTTT | |
| VvCBF2-RT-R | CACACATAGCAGGTGGAGTAAG | |
| VvCBF3-RT-F | ATGGATGAGGAGGCATTGTTTA | |
| VvCBF3-RT-R | AAGTCCGTGTAGGAAGTTGTATC | |
| VvCBF4-RT-F | ACCCTCACCCGCTCGTATG | |
| VvCBF4-RT-R | CCGCGTCTCCCGAAACTT | |
| VvRD29A-RT-F | GGTGATGGTGGTGAAGAAGTGGTA | |
| VvRD29A-RT-R | AACGGTTGTTCTGGCTTATCCTGTA | |
| 内参基因 Reference gene | VvActin1-F | CTATCCTTCGTCTTGACCTTGCTG |
| VvActin1-R | AGTGGTGAACATGTAACCCCTCTC | |
| RUBY报告基因分析启动子活性 RUBY reporter gene analysis of promoter activity | PAL-RUBY-F | attaccgcctttgagtgagctctagaGAGCTAAGGCAACAAAGGTAAAAAT |
| PAL-RUBY-R | gcgagggtcgcatgatccatggtaccATCTTAGAATCCCAACAAAGAAACAA | |
| 4CL-RUBY-F | attaccgcctttgagtgagctctagaGAACCCAACCTGTCCAACTTATACT | |
| 4CL-RUBY-R | gcgagggtcgcatgatccatggtaccGGTGGCACAGAGAGAGAGAGAGA | |
| C4H-RUBY-F | attaccgcctttgagtgagctctagaGAGTGAGTCAGAGTTAGATTATTGTCCG | |
| C4H-RUBY-R | gcgagggtcgcatgatccatggtaccGGTTGTGGCGGTGGATGG |
表1 本研究中互作和qRT-PCR的特异性引物
Table 1 Specific primers for interactions and qRT-PCR
| 用途 Usage | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
|---|---|---|
| 双荧光素酶报告实验 Dual-luciferase reporter assay | 0800-PAL(P1)-F | ACTCACTATAGGGCGAATTGGGTACCGCGATTCCAATTTTTTCAAAACT |
| 0800-PAL(P1)-R | ATATCAAGCTTATCGATACCGTCGACCTCCAAGTGTTTGATCAAATGCC | |
| 酵母单杂交 Yeast one-hybrid | pHIS2-PAL(P1)-F | gactcactatagggcgaattcGCGATTCCAATTTTTTCAAAACT |
| pHIS2-PAL(P1)-R | gattcgcgaacgcgtgagctcCTCCAAGTGTTTGATCAAATGCC | |
| pHIS2-PAL(P2)-F | gactcactatagggcgaattcGCAACACTCCACGTCGAAGC | |
| pHIS2-PAL(P2)-R | gattcgcgaacgcgtgagctcCGGAAACCTAGTTTCAAAAATTAATATG | |
| 电泳迁移率实验 Electrophoretic mobility shift assay | marker(PAL-P1)-F | atagaagcctctttaaacaaccaaaaacttataaaaaaaa |
| marker(PAL-P1)-R | TTTTTTTTATAAGTTTTTGGTTGTTTAAAGAGGCTTCTAT | |
| competitor(PAL-P1)-F | atagaagcctctttaaacaaccaaaaacttataaaaaaaa | |
| competitor(PAL-P1)-R | TTTTTTTTATAAGTTTTTGGTTGTTTAAAGAGGCTTCTAT | |
| mutation(PAL-P1)-F | atagaagcctctttaaaccccccaaaacttataaaaaaaa | |
| mutation(PAL-P1)-R | TTTTTTTTATAAGTTTTGGGGGGTTTAAAGAGGCTTCTAT | |
| 实时荧光定量PCR qRT-PCR | 4CL-RT-F | GATCCTCCTCCAGAACTGCG |
| 4CL-RT-R | AAGTGTAGAAGGGGTTGGCG | |
| C4H-RT-F | GAACCACCTGAACCTCTCCG | |
| C4H-RT-R | ATCCGAACTCCACTCCCTGA | |
| PAL-RT-F | GACTGGTGAAACGGTGAGGT | |
| PAL-RT-R | ACCGTTCCAAGCACTGAGAC | |
| VvCBF1-RT-F | ACGAGGAGGCAATGTTCAATA | |
| VvCBF1-RT-R | TCATCCCAGCTGAATCCTTTAC | |
| VvCBF2-RT-F | GAGAAAGCCGGAGATGGTTT | |
| VvCBF2-RT-R | CACACATAGCAGGTGGAGTAAG | |
| VvCBF3-RT-F | ATGGATGAGGAGGCATTGTTTA | |
| VvCBF3-RT-R | AAGTCCGTGTAGGAAGTTGTATC | |
| VvCBF4-RT-F | ACCCTCACCCGCTCGTATG | |
| VvCBF4-RT-R | CCGCGTCTCCCGAAACTT | |
| VvRD29A-RT-F | GGTGATGGTGGTGAAGAAGTGGTA | |
| VvRD29A-RT-R | AACGGTTGTTCTGGCTTATCCTGTA | |
| 内参基因 Reference gene | VvActin1-F | CTATCCTTCGTCTTGACCTTGCTG |
| VvActin1-R | AGTGGTGAACATGTAACCCCTCTC | |
| RUBY报告基因分析启动子活性 RUBY reporter gene analysis of promoter activity | PAL-RUBY-F | attaccgcctttgagtgagctctagaGAGCTAAGGCAACAAAGGTAAAAAT |
| PAL-RUBY-R | gcgagggtcgcatgatccatggtaccATCTTAGAATCCCAACAAAGAAACAA | |
| 4CL-RUBY-F | attaccgcctttgagtgagctctagaGAACCCAACCTGTCCAACTTATACT | |
| 4CL-RUBY-R | gcgagggtcgcatgatccatggtaccGGTGGCACAGAGAGAGAGAGAGA | |
| C4H-RUBY-F | attaccgcctttgagtgagctctagaGAGTGAGTCAGAGTTAGATTATTGTCCG | |
| C4H-RUBY-R | gcgagggtcgcatgatccatggtaccGGTTGTGGCGGTGGATGG |
图1 VaMYB4a转基因盆栽苗的冻害表型(A)、叶绿素荧光成像(B)和最大量子效率(C) UT:未转化的‘赤霞珠’对照。差异显著性采用单因素方差分析,不同小写字母代表在P < 0.05水平差异显著。下同
Fig. 1 Frost damage phenotype(A),chlorophyll fluorescence imaging(B)and maximum quantum efficiency(C) of VaMYB4a transgenic potted seedlings UT:Untransformed‘Cabernet Sauvignon’control. Significant differences were analyzed by One-way ANOVA. Different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05. The same below
图3 VaMYB4a调控VaPAL、Va4CL和VaC4H基因表达响应低温胁迫 A ~ C:低温胁迫山葡萄‘左山-1’;D ~ F:低温胁迫基因编辑株系和过表达株系。采用Student’s t-test 进行差异显著性分析,*和**表示与对照相比存在显著差异和极显著差异,* P < 0.05,** P < 0.01,下同
Fig. 3 VaMYB4a regulates VaPAL,Va4CL,and VaC4H expression in response to cold stress A-C:‘Zuoshan-1’subjected to cold stress;D-F:Gene-edited and overexpression lines subjected to cold stress. Student’s t-test was used to analyse statistical significance. * and ** indicate the significant differences level and extremely significant differences level compared to the control,* P < 0.05,** P < 0.01. The same below
图5 VaMYB4a正向调控VaPAL基因表达 A:VaPAL启动子结构图(P1/P2片段含MYB结合元件);B:酵母单杂交验证;C:双荧光素酶报告系统载体构建示意图;D:双荧光素酶活性检测;E:电泳迁移率试验(“+”表示添加相应试剂,“-”表示未添加)
Fig. 5 VaMYB4a positively regulates the expression of VaPAL A:Promoter map of VaPAL(P1/P2 represents the fragment containing the MYB binding element);B:Y1H assay;C:Schematic diagram of dual-luciferase reporter vector and effector vector;D:Dual-luciferase assay;E:EMSA(“+”or“-”indicates the presence or absence of reagents during protein electrophoresis)
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