葡萄的品质易受到低温胁迫的影响,而耐寒野生山葡萄(Vamurensis)中的冷响应基因及其调控机制是葡萄遗传改良中的关键因素。WRKY转录因子在冷胁迫响应过程中扮演着重要角色,通过与W-box元件结合来调节次生代谢和碳水化合物的合成等生理过程。
在葡萄中,VaWRKY65能够激活β-淀粉酶(VaBAM3),促进淀粉的分解为可溶性糖,从而调节细胞的渗透压并稳定其结构。同时,VaWRKY65还可以直接调控过氧化物酶(VaPOD36)以清除活性氧(ROS),增强植物的耐寒性。然而,VaWRKYs在葡萄耐寒中的具体功能和机制仍需深入的研究。
近期,《Horticulture Research》刊登的一项研究发现,VaWRKY65在冷胁迫下通过调节碳水化合物代谢和抗氧化机制来提升葡萄的耐寒性。VaWRKY65的激活促进了VaBAM3的表达,从而加速可溶性糖的积累,并有效调节渗透压,同时增强VA-POD36的转录,清除活性氧(ROS),为葡萄提供了双重的耐寒保障。
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启动子的活性在冷处理下显著上升。这一发现揭示了VaBAM3在冷胁迫下的调节机制。结果表明,VaWRKY65通过增强VaBAM3启动子的活性进而调控其耐寒性,而启动子的突变则会抑制这种增强效应。
此外,为了进一步探索VaWRKY65在冷胁迫下的ROS调控机制,归纳出的结果显示,VaWRKY65结合并激活VaPOD36的表达,上调VaPOD36的活性,提高了POD酶的活性,增强了植物的抗氧化能力,从而减少了ROS的积累,显著提升了植物的耐寒性。
实验方法简述如下:将VaBAM3基因启动子片段与pGreenII-0800-LUC载体融合,转化至根瘤农杆菌GV3101,再将其或空载体转入本氏烟草的叶片。共培养后,进行低温处理,并通过荧光成像系统监测LUC的生物发光。通过这样的研究,有助于了解耐寒基因的调控机制,为今后葡萄的遗传改良提供新的方向。
通过这些研究,我们不仅深化了对葡萄耐寒机制的理解,也为生物医疗领域中的耐寒植物的研究提供了重要参考。在尊重自然法则的同时,借助现代生物技术,探索更高效的作物改良方法,真正实现尊龙凯时-人生就是博的理念。让我们共同期待,在不久的将来,能够实现葡萄的高效栽培和品质提升,为农业生产带来新的希望与可能。