SlWRKY54-SlZF61-SlDLO2模块调控番茄低温胁迫响应的分子机制

近日，园艺学院设施农业生物与环境工程研究团队胡晓辉教授课题组在《Plant, Cell & Environment》期刊在线发表了题为“The SlWRKY54-SlZF61 module synergistically regulates SlDLO2 to enhance cold tolerance in tomato under low-temperature stress”的研究论文。博士康珍为论文第一作者，胡晓辉教授为该论文的通讯作者。

低温胁迫是制约番茄生长发育与产量形成的主要非生物胁迫之一，温带地区番茄育苗期及设施栽培中遭遇低温，可导致幼苗萎蔫、光合效率下降，造成严重减产。该研究聚焦番茄低温逆境耐受性，揭示了“SlWRKY54-SlZF61- SlDLO2”模块通过促进叶绿素合成与维持光合效率，增强番茄低温耐受性的核心通路。本研究发现4℃低温胁迫，过表达SlWRKY54的番茄保持较高叶片膨压、无明显萎蔫，相对电导率（REC）、丙二醛（MDA）含量显著降低，光合系统 II 最大光化学效率（Fv/Fm）显著升高；而敲除株系表型和规律相反（图1）。

图 1 SlWRKY54积极调控茄幼苗低温耐受性

转录组分析发现，SlWRKY54敲除后，四吡咯途径关键酶基因SlDLO2表达显著下调。通过酵母单杂交（Y1H）、凝胶迁移率变动实验（EMSA）及双荧光素酶报告实验（Dual-Luc），证实SlWRKY54可结合并激活SlDLO2转录。沉默SlDLO2可显著降低低温下番茄叶绿素及其前体物质（原卟啉 IX、镁原卟啉 IX、原叶绿素酸酯）含量和光合效率；在SlWRKY54过表达株系中沉默SlDLO2会削弱SlWRKY54过表达植株的低温耐受性。SlWRKY54可与C2H2型锌指转录因子SlZF61发生蛋白互作（图2）。SlZF61自身不结合SlDLO2启动子，但与SlWRKY54互作后可显著增强其对SlDLO2的结合与转录激活能力，证实SlZF61是 SlWRKY54的关键协同因子，且正向调节番茄耐冷性的功能。

图 2 SlZF61蛋白与SlWRKY54蛋白相互作用

该研究系统阐明了番茄低温胁迫下叶绿素合成的协同调控机制，揭示了WRKY与C2H2型锌指转录因子的互作模式在低温逆境下光合效率维持中的核心作用（图3）。研究结果不仅深化了植物低温响应的分子调控理论，更为番茄及其他冷敏感园艺作物（如茄子、甜椒）的耐寒性分子育种提供了可利用的基因资源。

图 3 SlWRKY54-SlZF61-SlDLO2 模块调控番茄低温胁迫模式图

该研究得到国家大宗蔬菜产业技术体系（CARS-23-D06）及陕西省重点研发计划（2024NC2-GJHX-29）的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70290