近日，中國農(nóng)業(yè)大學劉揚課題組在國際植物學領域著名期刊 Plant Cell 在線發(fā)表了題為 VvFHY3 links auxin and endoplasmic reticulum stress to regulate grape anthocyanin biosynthesis at high temperatures 的研究論文，該研究從全新的角度揭示了高溫環(huán)境下抑制葡萄花色苷合成的分子和生理機制。

葡萄是全球廣泛栽培的重要果樹之一，其果實的色澤不僅影響市場價值和消費者偏好，還決定釀酒和加工品質，因此成為遺傳改良和環(huán)境調(diào)控研究的核心方向之一。在全球氣候變暖的背景下，高溫已成為限制葡萄品質提升的重要非生物脅迫因素。高溫通過抑制花色苷的合成和積累，導致葡萄著色不良，果實色澤變淡，從而降低市場價值和加工品質。因此，深入探究高溫條件下影響葡萄花色苷合成的機制，對于促進葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。

以往研究主要集中于調(diào)控花色苷結構基因表達的轉錄因子，而對合成場所的調(diào)控了解甚少。此外，能夠協(xié)調(diào)這兩個過程的調(diào)控機制仍屬未知領域。該研究發(fā)現(xiàn)，高溫抑制葡萄果實花色苷生物合成依賴于生長素和內(nèi)質網(wǎng)脅迫途徑。研究團隊鑒定了一個響應高溫并調(diào)控葡萄花色苷合成基因表達的關鍵轉錄因子 VvFHY3。生長素響應因子 VvARF3 可與 VvFHY3 相互作用并抑制其轉錄激活活性，從而降低花色苷的生物合成。此外，研究還發(fā)現(xiàn)內(nèi)質網(wǎng)脅迫相關轉錄因子 VvbZIP17 會抑制花色苷的生物合成，而 VvFHY3 可直接結合 VvbZIP17 的啟動子區(qū)域抑制其轉錄，并通過與 VvbZIP17 的相互作用降低其 DNA 結合能力。值得注意的是，VvARF3 能干擾 VvFHY3 與 VvbZIP17 的相互作用，從而釋放 VvbZIP17 激活未折疊蛋白反應（UPR），進一步抑制花色苷的合成。研究結果揭示了高溫脅迫下 VvARF3–VvFHY3–VvbZIP17 調(diào)控模塊如何整合生長素和內(nèi)質網(wǎng)脅迫途徑，共同影響花色苷的合成。

本研究的共同第一作者為園藝學院在讀博士研究生孫延釗和鄭焱焱，劉揚教授為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金面上項目、中央高?；究蒲袠I(yè)務費以及“2115”人才培養(yǎng)計劃的資助。劉揚老師于2021年以杰出人才引進到中國農(nóng)業(yè)大學園藝學院，以園藝作物葡萄為研究對象，利用多種技術手段解析環(huán)境調(diào)控葡萄生長發(fā)育和果實品質形成的分子機制，并應用于技術創(chuàng)新和分子設計育種工作，致力于創(chuàng)制優(yōu)質抗逆的葡萄新種質。

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