近日，南京农业大学白菜系统生物学创新团队在JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY在线发表了题为“Regulation of the trade-off between cold stress and growth by BcGSTF10”的研究论文。该研究揭示了BcGSTF10基因在协调植物生长发育和低温响应中的分子机理。

不结球白菜[NHCC; Brassica campestris(syn. Brassica rapa) ssp. chinensis]起源于中国，是中国、韩国、日本等亚洲国家重要的叶菜类作物。低温导致不结球白菜提前抽薹，严重影响其产量和品质。低温可造成植物体内酶活性降低，从而限制了植物正常生长发育。

该研究首先利用不结球白菜酵母双杂筛库筛选到一个编码谷胱甘肽s-转移酶的基因BcGSTF10，转基因验证其可正向调控低温胁迫。通过体内和体外试验验证了其与BcICE1蛋白能够互作，BcGSTF10能够增强BcICE1蛋白的转录活性，提高了下游冷响应因子BcCBF2的转录水平。研究证明BcCBF2能够直接结合到BcGSTF10启动子区域，并负调控BcGSTF10基因的表达。对BcGSTF10基因的过表达和沉默株系进行表型鉴定，发现其同时促进不结球白菜的生长发育。

进一步提出了BcGSTF10协调不结球白菜耐寒和生长发育的模型（图1）。在低温胁迫前期BcGSTF10通过增强BcICE1的转录活性，促进了下游低温响应基因BcCBF2的表达。随着胁迫时间的延长，BcCBF2蛋白积累，又抑制了BcGSTF10基因的表达，从而使生长发育受阻。

图1 Model of BcGSTF10expression and growth responses in NHCC subjected to cold stress

本研究发现了BcGSTF10在促进不结球白菜生长发育和抵御低温胁迫中的双重功能，揭示了BcGSTF10在协调植物生长发育和低温响应中的分子机理。

南京农业大学博士研究生沈云楼为该论文的第一作者，园艺学院侯喜林教授和李英教授为该论文的共同通讯作者。博士研究生王光鹏、李屹然、王惠玉、丁强以及硕士研究生冉家俊参与了该项研究。该研究得到江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目[JBGS (2021)015]、中央高校基本科研业务费和国家大宗蔬菜产业技术体系项目(CARS-23-A-16)的资助。