近日，玩球平台白菜系统生物学团队在Horticulture Research在线发表题为“ABA-mediated COP9 SIGNALOSOME SUBUNIT 1 (BcCSN1) enhances cold tolerance in non-heading Chinese cabbage by stabilizing the BcICE1 protein”的研究论文，揭示COP9信号体亚基BcCSN1通过调控BcICE1蛋白稳定性提高不结球白菜耐寒性的分子机制。
不结球白菜（Non-heading Chinese cabbage，NHCC）是我国重要的叶菜类蔬菜作物，具有生长周期短、营养价值高等特点，广泛种植于我国及东亚地区。作为一种喜冷凉环境的蔬菜，不结球白菜仍容易受到冬季低温和突发霜冻的影响。持续低温或极端降温会导致植株叶片萎蔫、根系受损，严重影响植株生长发育、产量形成以及商品品质。因此，解析不结球白菜耐寒性调控机制，挖掘关键耐寒基因，对于培育耐寒优质新品种具有重要意义。
本研究以不结球白菜耐寒关键因子BcICE1为切入点，通过酵母双杂交筛选获得其互作蛋白BcCSN1。进一步利用BiFC和split-LUC等实验验证发现，BcCSN1能够在细胞核中与BcICE1发生直接互作。遗传学分析进一步证明了BcCSN1在植物耐寒过程中的重要作用。研究发现，在拟南芥和不结球白菜中过表达BcCSN1均能够显著增强植株的抗冻能力，而沉默BcCSN1则导致植株耐寒性明显下降。同时，低温条件下，BcCSN1过表达能够激活经典的CBF-COR冷响应途径，提高植物低温适应能力。
ABA处理结果显示，BcCSN1响应ABA信号，其过表达植株表现出更强的ABA敏感性。进一步研究发现，BcCSN1与ABA受体BcPYL5互作；在ABA存在时，BcPYL5能够促进BcCSN1与BcICE1的结合。体外蛋白降解实验表明，BcCSN1可抑制BcICE1降解，且该作用在低温和ABA条件下进一步增强。沉默BcICE1后，BcCSN1过表达产生的耐寒优势基本消失，说明BcCSN1对低温响应的调控依赖BcICE1蛋白。
本研究提出ABA-BcPYL5-BcCSN1-BcICE1调控模型：低温胁迫促进ABA积累并激活ABA信号，ABA结合受体BcPYL5后促进BcCSN1与BcICE1互作，维持BcICE1蛋白稳定，进而激活下游CBF-COR通路，提高不结球白菜耐寒性。该研究揭示了ABA信号调控BcICE1蛋白稳态的新机制，为不结球白菜耐寒遗传改良提供了新的候选基因。
玩球平台已毕业博士生沈云楼和在读博士生王耀龙为论文共同第一作者，侯喜林教授和李英教授为该论文共同通讯作者，课题组研究生王光鹏、丁强、高瞻远、任海波、冉家俊以及刘同坤教授、张昌伟副教授参与本项研究，同时获得浙江省农科院蔬菜所程远研究员帮助。本项目得到了江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目、中央高校基本科研业务费专项资金以及国家大宗蔬菜产业技术体系项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag316
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