近日，我院郭振飞教授与华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室卢少云教授课题组合作在国际植物领域著名杂志The Plant Journal上在线发表了题为A novel LRR-RLK (CTLK) confers cold tolerance through regulation on CBF pathway, antioxidants and proline accumulation的研究论文。该研究从蒺藜苜蓿中鉴定出一种新型富含亮氨酸重复类受体蛋白激酶CTLK, 其通过调控CBF低温响应途径、抗氧化防御和脯氨酸积累来赋予苜蓿耐寒性。
富含亮氨酸重复类受体蛋白激酶（LRR-RLK）是类受体蛋白激酶（RLKs）家族中已知的最大亚家族，但其在耐寒性中的作用尚不清楚。该团队通过对MtCTLK1过表达（MtCTLK1-OE）株系和带有Tnt1逆转录转座子插入的mtctlk1突变株系进行表型分析发现， MtCTLK1-OE株系的耐寒性较野生型WT明显增强，而mtctlk1突变体耐寒性降低。蒺藜苜蓿MtCTLK1及其黄花苜蓿同源基因MfCTLK1对冷胁迫的响应有所不同，但均显示上调表达。此外，回补株系的耐寒性实验显示，MtCTLK1和MfCTLK1均能恢复mtctlk1突变体耐寒性表型。
抗氧化防御系统中的抗氧化酶（SOD、CAT和APX）活性、脯氨酸积累以及低温应答相关基因的转录水平因响应低温而增加。与WT相比，它们在MtCTLK1-OE中的水平较高，而在mtctlk1中的水平降低。冷诱导基因C-重复基序结合因子（CBFs）和CBF依赖性冷应答基因同样响应低温被诱导，它们在MtCTLK1-OE株系和mtctlk1突变体中的表达分别显示上调和下调。
这些结果验证了MtCTLK1或MfCTLK1通过CBF途径、抗氧化防御系统和脯氨酸积累在调控耐寒性中的作用，也为提高牧草抗寒性的分子育种提供了有价值的基因。
该研究获得国家自然科学基金资助。南京农业大学草业学院为该论文第一完成单位，郭振飞教授和卢少云教授为通讯作者，南京农业大学在读博士研究生耿博豪为第一作者，华南农业大学已毕业博士生王琦为共同第一作者，黄日升、刘雅洁等研究生也参加了相关研究。值得一提的是，这是郭振飞教授团队一个月内在The Plant Journal发表的第2篇论文。
论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.15535
