近日，宁夏大学葡萄酒与园艺学院徐伟荣教授团队在国际学术期刊《Plant Cell & Environment》发表了一篇题为“Amur grape VaMYB4a-VaERF054-like module regulates cold tolerance through a regulatory feedback loop”的研究论文，明确了山葡萄中VaMYB4a与VaERF054-like基因模块对抗寒性的调控机制，揭示了乙烯信号通路与CBF（C-repeat binding factor）途径在葡萄抗寒性中的协同作用，为通过遗传改良提升葡萄抗寒性提供了新的分子基础和理论依据。
1.研究背景
葡萄（Vitis L.）是全球重要的经济作物，但其对低温的敏感性限制了其种植范围和产量，特别是在高纬度地区。随着全球气候变化的加剧，极端低温事件频发，提升葡萄的抗寒性已成为农业生产中的重要课题。山葡萄因其卓越的耐寒性而成为研究抗寒机制的重要材料。虽然已有研究揭示了植物抗寒性的多种调控机制，但葡萄中不同信号通路间的相互作用仍不明确，尤其是乙烯信号通路与CBF（C-repeat binding factor）途径之间的关系。现有研究多集中于单一基因或通路，忽视了不同基因间复杂的调控网络与反馈机制，这对全面理解葡萄抗寒性形成了制约。
2.主要结果
2.1 VaMYB4a直接激活VaERF054-like基因表达VaMYB4a能够直接结合VaERF054-like基因的启动子区域，并显著激活其表达。在冷胁迫条件下，转录因子VaMYB4a与VaERF054-like互作，形成调控反馈环，增强葡萄对低温的耐受性（图1）。
2.2 VaERF054-like通过乙烯途径调控抗寒性VaERF054-like在调节乙烯生物合成和感应通路中发挥关键作用。过表达VaERF054-like的转基因葡萄幼苗对低温胁迫的耐受性显著提高。与此同时，乙烯合成相关基因（如ACS1和ACO1）在冷胁迫下的表达水平也显著变化。表明，VaERF054-like通过调控乙烯信号途径参与葡萄的冷胁迫反应（图2）。
2.3 VaERF054-like和CBF信号途径的协同作用 VaERF054-like可通过CBF（C-repeat binding factor）途径进一步增强葡萄的抗寒能力。特别是，VaERF054-like的过表达显著上调了CBF1、CBF2、CBF3和CBF4等抗寒基因的表达水平，进一步提高了葡萄对低温的耐受性。
3. 结论
本研究揭示了山葡萄中VaMYB4a与VaERF054-like基因模块通过调控乙烯和CBF信号途径共同提升葡萄抗寒能力的机制。研究结果为葡萄等果树的抗寒品种选育提供了理论基础，有望推动耐寒性更强的葡萄新品种的开发（图3）。
夏大学葡萄酒与园艺学院硕士生吕凯和颉雅萍为本文共同第一作者，徐伟荣教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1111/pce.15196
