梅，属于蔷薇科李属植物，是典型的核果类果树，原产于我国西南部的花果兼用树种，有着悠久的历史，种质资源丰富。课题组前期的研究结果发现中国西南部是梅的起源中心，而且还揭示了一条新的传播路径，主要是沿珠江流域水系，从中国西南到贵州荔波，再到广东、福建、台湾地区（Huang et al., Plant Journal, 2022）。从海拔高度上，梅主要是从高海拔地区向低海拔地区传播。高海拔地区年平均气温和年最低气温偏低，而低海拔地区，以福建、广东为例，年平均气温和年最低气温都偏高，低温积累量严重不足，对梅的自然休眠影响大。但是梅却能很好地在这些地区繁衍生息，它是如何适应不同海拔地区的环境温度条件？
近日，南京农业大学园艺学院高志红团队在Plant, Cell & Environment在线发表了题为“Allelic variation of PmCBF03 contributes to the altitude and temperature adaptability in Japanese apricot (Prunus mume Sieb. et Zucc.)”的研究论文，揭示了PmCBF03等位基因的遗传变异调控不同海拔地区梅的低温适应性分子机制。
该研究首先对不同海拔地区的梅群体样品进行了选择性清除分析，在第7号染色体上，鉴定了一个高度受到选择的区域，LG07-LD1（8.04-8.14Mb），LD连锁分析也显示该区域具有非常高的连锁强度。在该区域进一步分析发现低温响应转录因子PmCBF03被强烈选择，该基因在外显子区域存在一个早期终止SNP突变，在不同海拔的种群中表现出PmCBF03A和PmCBF03T两种不同的变异类型。转基因和生理生化试验表明PmCBF03A基因提高了转基因拟南芥在低温和冷冻胁迫下的存活率、抗氧化酶活性和抗氧化酶基因的表达水平，减少了电解质的渗漏和ROS的积累，提高了转基因株系的抗寒性。同时，与野生型相比，PmCBF03A基因促进了转基因拟南芥种子的休眠。进一步通过酵母单杂、双荧光素酶、EMSA等分子试验表明，PmCBF03A可以直接与PmCOR413、PmDAM6和PmABI5基因启动子中的DRE/CRT元件结合，促进了它们的转录，增强了过表达PmCBF03A株系的抗寒性和促进休眠。而PmCBF03T基因无法与PmDAM6和PmABI5基因的启动子结合，导致休眠提前解除，以适应低海拔地区梅的需冷量不足的问题（图1）。
图1 转录因子PmCBF03参与调控不同海拔地区梅的低温适应性分子机制
南京农业大学钟山青年研究员黄霄、博士研究生高峰、科研助理周鹏羽为文章的共同一作，高志红教授为通讯作者。南京农业大学侍婷副教授，倪照君农艺师，云南省绿色食品发展中心李永平高级农艺师，仲恺农业工程学院Hayat博士后，博士研究生谭伟、马成栋和硕士研究生马瑜梵、李明潞也参与了本研究的工作。本研究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项目、中国博士后科学基金面上项目、江苏省卓越博士后项目、江苏省园艺学优势学科项目的资助，同时国家果梅杨梅种质资源圃提供了植物材料。
