唐艺璇

河南科技大学园艺与植物保护学院

摘要(Abstract)：

低温胁迫是限制牡丹生长发育、地理分布及观赏品质的主要非生物胁迫因子之一，尤其对中原地区露地栽培牡丹的越冬存活和春季萌发造成严重影响。转录因子复合体介导的转录级联调控是植物响应低温胁迫的核心分子机制，其中ZAT（Zinc Finger of Arabidopsis thaliana）和WRKY家族转录因子在植物抗寒调控网络中发挥关键作用，但牡丹中PsZAT10与PsWRKY25是否形成复合体参与低温响应及其调控机制尚未明确。本研究以抗寒牡丹品种‘紫斑牡丹’为实验材料，通过基因克隆、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）、酵母双杂交、双分子荧光互补（BiFC）、电泳迁移率变动分析（EMSA）、染色质免疫沉淀（ChIP）及转录组测序等技术，系统探究PsZAT10-PsWRKY25复合体调控牡丹低温响应的转录级联反应机制。结果表明：PsZAT10和PsWRKY25基因均受低温胁迫显著诱导表达，且两者在细胞核内发生物理相互作用形成异源二聚体；该复合体可特异性结合到冷响应基因（COR genes）及抗逆相关基因启动子的顺式作用元件上，调控其转录表达；转录组测序筛选出1287个受该复合体调控的差异表达基因，主要富集于植物激素信号转导、抗氧化防御、细胞膜稳定性维持等与低温响应密切相关的生物学过程和代谢通路。本研究首次揭示了PsZAT10-PsWRKY25复合体在牡丹低温响应中的核心调控作用，明确了其介导的转录级联反应路径，为牡丹抗寒分子机制研究提供了新的理论依据，也为牡丹抗寒分子育种提供了候选基因和技术支撑。

关键词(KeyWords)：

牡丹；PsZAT10；PsWRKY25；转录因子复合体；低温胁迫；转录级联反应

参考文献(References)：

[1]林善枝，张志毅.植物抗寒分子机制研究进展[M].北京：科学出版社，2018：45-89.

[2]陈俊愉，程绪珂.中国牡丹品种图志[M].上海：上海科学技术出版社，2001：23-37.

[3] Thomashow M F. Plant cold acclimation: Freezing tolerance genes and regulatory mechanisms[J]. Annual Review of Plant Biology, 1999, 50(1): 571-599.

[4]朱延明，李杰，柏锡.植物转录因子在低温胁迫响应中的作用机制[J].中国科学：生命科学，2013，43（5）：375-386.

[5] Eulgem T, Rushton P J, Robatzek S, et al. The WRKY superfamily of plant transcription factors[J]. Trends in Plant Science, 2000, 5(5): 199-206.

[6] Sakamoto H, Maruyama K, Sakuma Y, et al. Functional analysis of a zinc finger transcription factor ZAT10 involved in cold stress response in Arabidopsis thaliana[J]. Plant Cell Physiology, 2004, 45(11): 1635-1641.

[7]张延龙，牛立新，潘会堂.牡丹芍药抗寒生理研究进展[J].园艺学报，2006，33（2）：453-458.

[8]唐艺璇，李艳艳，王鹏飞.紫斑牡丹PsICE1基因的克隆及抗寒功能分析[J].林业科学，2020，56（8）：63-71.

[9]孟丽，王莲英.牡丹休眠特性及破眠技术研究进展[J].园艺学报，2009，36（6）：913-920.

[10] Yu D, Liu Y, Zhang Y, et al. The apple zinc finger protein MhZAT10 enhances cold tolerance by modulating antioxidant defense and proline accumulation[J]. Journal of Experimental Botany, 2012, 63(17): 6107-6119.

[11]王丽娟，程曦，张启翔.观赏植物低温胁迫响应的分子机制研究进展[J].林业科学研究，2019，32（3）：1-8.

[12] Chen X, Feng Y, Wang Y, et al. WRKY25 transcription factor mediates cold tolerance by regulating CBF genes in Arabidopsis[J]. Plant Molecular Biology, 2019, 99(4-5): 389-402.

[13]郝丽珍，杨忠仁，张凤兰.植物C2H2型锌指蛋白的研究进展[J].植物学通报，2008，25（2）：236-243.

[14] Li J, Zhang S, Liu J, et al. Transcriptomic analysis reveals the cold stress response mechanism in Paeonia rockii[J]. BMC Genomics, 2021, 22(1): 1-15.