PPB|我院园艺设施结构与环境研究团队发表根源GABA信号长距离运输调控嫁接提高黄瓜抗冷性新机制

       黄瓜是重要的园艺作物，对低温敏感，冬春低温已成为制约设施黄瓜生产的重要因子。长距离运输信号在植物生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。嫁接既是提高作物抗逆性的重要农艺措施，也是研究植物长距离移动信号的重要手段。然而，关于嫁接提高黄瓜低温抗性的长距离信号传导机制尚不完全清楚。
       γ-氨基丁酸(GABA)作为一种非蛋白质氨基酸，是一种代谢型信号分子，在植物发育和抗逆中扮演着代谢调控和信号调控的双重作用。例如，河南农业大学园艺设施结构与环境研究团队前期发现，缺铁和有机污染物菲(Phenanthrene,Phe)毒胁迫均能诱导黄瓜内源GABA 累积，外源GABA 处理分别通过生长素信号和谷胱甘肽抗氧化酶系统提高黄瓜对缺铁和菲毒胁迫的抗性（Guo et al. 2020, Ecotox. Environ. Saf; Guo et al. 2021, Ecotox. Environ. Saf）。虽然GABA 在植物中的研究已有 70 多年,但 GABA 参与信号途径涉及的许多关键科学问题仍悬而未决。其中，GABA 是否可以长距离运输的问题阐明仍然是制约GABA 在农作物调控运用中的关键科学问题。         近日，河南农业大学园艺设施结构与环境研究团队的研究成果“γ-aminobutyric acid contributes to a novel long-distance signaling in figleaf gourd rootstock-induced cold tolerance of grafted cucumber seedlings”在Plant Physiology and Biochemistry期刊在线发表。
       研究发现不同瓜类砧木，尤其是黑籽南瓜砧木幼苗的GABA含量明显高于黄瓜幼苗。与黄瓜自根嫁接苗相比，黑籽南瓜砧木显著提高嫁接黄瓜苗的抗冷性和根系、木质液及叶片中GABA的含量。相反地，GABA合成抑制剂3-巯基丙酸(3-MPA)根部处理与叶面喷施相比，嫁接苗的低温敏感性增强，暗示根源产生的GABA可能通过长距离运输调控接穗抗冷性。重要的是，利用激光共聚焦显微镜观察发现，在正常和冷胁迫条件下，当嫁接苗根部被处理标记异硫氰酸荧光素(FITC)的GABA时，FITC-GABA可以通过木质部从根运输到叶片。3-MPA根部处理削弱了嫁接诱导的抗冷性，抑制了嫁接诱导的气孔关闭、抗氧化酶活性增加和冷胁迫相关基因ICE1、CBF1和COR47的表达。综上，该研究揭示了GABA作为一种新的长距离信号，通过调节CBF信号通路、抗氧化系统和气孔开度，在黑籽南瓜砧木提高嫁接黄瓜抗冷性中发挥作用，为长距离信号介导的植物抗冷反应提供了新的证据。研究结果为促进抗性砧木的筛选、外源GABA的应用和GABA长距离移动机制的研究提供了理论依据。        河南农业大学园艺学院硕士生秦艳萍（已毕业）、董晓星副教授和董韩教授为论文共同第一作者，朴凤植教授和国志信副教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金面上项目（32272794）和河南省优秀青年基金项目（232300421032）的资助。
       文章链接：γ-aminobutyric acid contributes to a novel long-distance signaling in figleaf gourd rootstock-induced cold tolerance of grafted cucumber seedlings - ScienceDirect