香港学者Plant Cell Physiol：让花在冬天绽放

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传说一年冬天，武则天游览花园，看到只有花苞没有花开，便下令要求各类花在三日内全部开放，但冬日寒冷，花朵如何开放呢，花匠与太监只好将花苞包起来连续三天捧着暖炉烘，没想到三日后竟真有百花齐放。虽然这只是传说，但冬日令花朵绽放一直也是植物学家们研究的焦点之一。
近日来自香港大学生命科学系的研究人员发表了题为“TransgenicArabidopsisFlowers
OverexpressingAcyl-CoA-BindingProteinACBP6areFreezingTolerant”的文章，利用一种关键蛋白，令花朵在摄氏零下7度环境中存活率大幅提高，这将有助于农作物抗冻培养研究。

这一研究成果公布在Plant&CellPhysiology（PCP）杂志上，领导这一研究的是香港大学蔡美莲教授，其他研究人员包括廖攀和陈琴芳。

低温胁迫是影响作物产量和地理分布的重要环境因子之一。自然环境下温度是决定植物地域分布的主要限制因子，在栽培条件下更影响着农作物的产量和品质，低温对植物的影响尤为突出。低温胁迫常使某些起源于热带、亚热带地区的植物因冷敏感性而无法在温带以北地区露地安全越冬，这就给引种带来不利，因此，探明植物抗寒性形成的生理机制和遗传因素，不仅在理论上具有重要的科学意义，在解决生产实际问题上也具有广泛的应用价值。

为了解决这一问题，研究人员培育了一种关键蛋白：ACBP6增强表达的转基因拟南芥，从中选择30个花朵完整的花，与普通的拟南芥一起放入摄氏零下7度环境，这些普通的拟南芥通常只能在摄氏23度环境下才能开花。

结果发现冷冻一小时后，野生型花朵只有54%存活，而转基因花朵的存活率却高达86%。

ACBP全称为酰基辅酶A结合蛋白(acyl-CoA-bindingprotein，生物通译），普遍存在于植物花朵中，2008年陈琴芳博士研究发现拟南芥中的ACBP6基因过表达可以显著提高植物的耐寒性，在此基础上，研究人员选择了生长周期较短的转基因植物研究常用的植物拟南芥，通过植物转基因方法，增强其中ACBP6的表达。
研究人员先后进行了多次研究，总共培育使用了上千朵花，而且研究试验最困难的在于拟南芥花朵仅一粒米大小，试验后需剪开花朵才能观察其是否存活，耗时耗力。

这项研究从应用上来说有助于增强农作物对冬季寒冷天气的抵抗力，研究人员表示特别是针对柑橘的生产有很大的帮助，不过他们也提出目前这一研究还处于基础研究阶段，应用到实际中还有待进一步研究。

除了ACBP6以外，近期国内的学者还通过基因功能分析手段证实了AtHAP5A基因在冷冻害胁迫应答中的作用。体内实验证明AtHAP5A可以直接结合CCAAT元件并调控其表达，同时染色质免疫共沉淀ChIP-PCR和遗传分析研究表明AtXTH21是一个直接受AtHAP5A调控的下游基因；它们的过表达植株可以增强植物对冷冻害胁迫的抗性，而T-DNA插入突变体则对冷冻害胁迫更加敏感。进一步研究表明AtHAP5A可以通过调控活性氧代谢和脱落酸(ABA)的敏感性参与植物对冷冻害胁迫应答。