葡萄（Vitis vinifera）是世界上重要的水果作物之一，其果實(shí)以鮮食和葡萄干為主。它們也可以加工成為副產(chǎn)品，包括葡萄酒、烈酒、果醋或轉(zhuǎn)化為促進(jìn)人體健康的保健品。然而干旱脅迫嚴(yán)重影響了葡萄果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量。因此增加葡萄對(duì)干旱脅迫的抵抗力將成為產(chǎn)量穩(wěn)定性的重要因素。

bZIP基因家族是真核生物中分布最廣泛、最保守的一類蛋白。大量研究表明，bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族具有許多重要的生物學(xué)功能，尤其在增強(qiáng)植物抗旱性方面起著重要的作用。最近的報(bào)道表明，木質(zhì)素在保護(hù)植物免受干旱脅迫的過(guò)程中起著重要的作用，然而截止目前，bZIP基因具有調(diào)控植物木質(zhì)素的生物合成的功能還沒有被報(bào)道。

近日，Horticulture Research在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院葡萄種質(zhì)資源與育種科研團(tuán)隊(duì)的題為Grapevine VlbZIP30 improves drought resistance by directly activating VvNAC17 and promoting lignin biosynthesis through the regulation of three peroxidase genes的研究論文。

在該研究中首次發(fā)現(xiàn)bZIP轉(zhuǎn)錄因子可以直接參與木質(zhì)素的生物合成并因此增強(qiáng)植物的抗旱性。該論文首先將VlbZIP30轉(zhuǎn)錄因子遺傳轉(zhuǎn)化到無(wú)核白葡萄中，并成功獲得了12個(gè)VlbZIP30過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因葡萄株系。研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)照條件下，過(guò)表達(dá)VlbZIP30的轉(zhuǎn)基因葡萄植株在莖稈的表皮和次生木質(zhì)部表現(xiàn)出木質(zhì)素的顯著沉積（主要是G型和S型木質(zhì)素），這是由于VlbZIP30調(diào)控木質(zhì)素生物合成基因VvPRX4和VvPRX72的表達(dá)上調(diào)所致。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下，VlbZIP30的過(guò)表達(dá)顯著增強(qiáng)了葡萄的抗旱性，具體表現(xiàn)為轉(zhuǎn)基因植株葉片的失水率降低，保持了有效的光合速率，以及增強(qiáng)木質(zhì)素的積累（主要是G型木質(zhì)素）。EMSA，雙熒光素酶活性分析和ChIP-qPCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，VlbZIP30可以直接特異性結(jié)合木質(zhì)素生物合成基因（VvPRX N1）和干旱響應(yīng)基因（VvNAC17）的啟動(dòng)子中的G-box順式作用元件，以激活其表達(dá)，最終賦予轉(zhuǎn)基因葡萄的耐旱性。

綜上，該研究結(jié)果表明VlbZIP30通過(guò)激活木質(zhì)素生物合成基因的表達(dá)并增加木質(zhì)素沉積以及激活干旱脅迫基因的表達(dá)來(lái)共同促進(jìn)抗旱性的增強(qiáng)。該研究報(bào)道了一種bZIP家族基因（VlbZIP30）介導(dǎo)的調(diào)控葡萄木質(zhì)素生物合成和抗旱性的作用機(jī)制。這項(xiàng)研究結(jié)果可能對(duì)利用分子育種手段培育具有抗旱性的水果作物有一定的價(jià)值。

西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院博士生涂明星為該文第一作者，博士生王現(xiàn)行為共同第一作者，王西平教授為該文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31572110和U1903107）和葡萄種質(zhì)資源與育種創(chuàng)新研究計(jì)劃（2013KCT-25）的資助。