低溫脅迫是影響作物產量和地理分布的重要環境因子之一。自然環境下溫度是決定植物地域分布的主要限制因子，在栽培條件下更影響著農作物的產量和品質，低溫對植物的影響尤為突出。低溫脅迫常使某些起源于熱帶、亞熱帶地區的植物因冷敏感性而無法在溫帶以北地區露地安全越冬，這就給引種帶來不利，因此，探明植物抗寒性形成的生理機制和遺傳因素，不僅在理論上具有重要的科學意義，在解決生產實際問題上也具有廣泛的應用價值。
中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室植物水分脅迫生物學學科組施海濤博士在產祝龍研究員的指導下，以模式植物擬南芥為研究材料，通過基因功能分析手段證實了AtHAP5A基因在冷凍害脅迫應答中的作用。研究表明，AtHAP5A作為轉錄因子，在酵母細胞中具有轉錄激活活性，在植物細胞中定位于細胞核。體內實驗證明AtHAP5A可以直接結合CCAAT元件并調控其表達，同時染色質免疫共沉淀ChIP-PCR和遺傳分析研究表明AtXTH21是一個直接受AtHAP5A調控的下游基因；它們的過表達植株可以增強植物對冷凍害脅迫的抗性，而T-DNA插入突變體則對冷凍害脅迫更加敏感。進一步研究表明AtHAP5A可以通過調控活性氧代謝和脫落酸(ABA)的敏感性參與植物對冷凍害脅迫應答。這些結果豐富了對冷凍害信號轉導機制的認識，并分離鑒定了兩個冷凍害信號的新組分，為系統認識植物響應冷凍害脅迫防御反應提供理論依據。
以上研究獲得國家自然科學基金(No.31200194和No.31370302)，中國科學院知識創新工程項目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263), 中國科學院青年創新促進會(No.Y429371O04)和中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室優秀青年人才計劃(No.Y452331O03)的共同支持。相關研究結果在植物學國際期刊“New Phytologist (doi: 10.1111/nph.12812, 5-year IF=6.888)”上在線發表。
AtHAP5A在酵母細胞中具有轉錄激活活性(a)并定位于細胞核(b)
