【PBJ】茉莉酸信号在番茄冷胁迫反应中的调控机制 ——MYB15-LOXD 和 MYB15-MYC2-LOXD 模块的解析

2025年6月份西北农林科技大学李建明教授在Plant Biotechnology Journal上发表了题为Regulation of jasmonic acid signalling in tomato cold stress response: Insights into the MYB15-LOXD and MYB15-MYC2-LOXD regulatory modules的研究论文，该研究揭示了番茄在冷胁迫下，SlMYB15 在初期激活 SlLOXD 促进 JA 合成并抑制 SlMYC2，后期 SlMYB15 表达下降，SlMYC2 激活 SlLOXD 和 SlCBF1/2 以维持耐寒性的动态调控机制。这一发现阐明了 MYB15-LOXD 和 MYB15-MYC2-LOXD 模块在番茄冷胁迫响应中的关键作用，为提高作物抗寒性提供了理论依据。

番茄是全球重要的经济作物，但冷胁迫会严重抑制其生长发育并降低产量。植物通过复杂的信号网络应对冷胁迫，其中激素信号（如 ABA、茉莉酸 JA）是关键调控因子。已知 ABA 在冷胁迫初期（6 小时）快速积累，但其持续高水平会抑制生长；而 JA 的作用机制，尤其是在冷胁迫中后期的调控模式，尚未明确。

本文聚焦于 JA 信号在番茄冷胁迫响应中的动态调控，重点探究转录因子 SlMYB15、JA 合成关键基因 SlLOXD 及 JA 信号核心因子 SlMYC2 之间的相互作用，旨在揭示 “MYB15-LOXD” 和 “MYB15-MYC2-LOXD” 两个调控模块如何协同调控番茄的耐寒性。

核心发现概述

研究发现，番茄在冷胁迫（4℃）下，JA 信号与 ABA 信号呈现 “时间接力” 模式：ABA 在 6 小时达峰，而 JA 在 24 小时达峰。这一过程由 SlMYB15 主导的动态调控实现：

冷胁迫初期（0-6 小时），SlMYB15 激活 SlLOXD 表达以促进 JA 合成，同时抑制 SlMYC2 表达，优先启动 ABA 通路；

冷胁迫中后期（6-24 小时），SlMYB15 表达受 miRNA 抑制而下降，对 SlMYC2 的抑制解除，SlMYC2 接手激活 SlLOXD 和 SlCBF1/2，维持 JA 信号并增强耐寒性。

关键结果解析

1.冷胁迫下 ABA 与 JA 的动态积累

ABA：在 4℃处理 6 小时达峰（较对照增加 4.28 倍），随后逐渐下降，体现 “快速响应、短期作用” 特征。

JA：在 24 小时达峰（较对照增加 3.47 倍），持续时间更长，暗示其在冷胁迫中后期起主导作用。

这一 “时间差” 为两种激素的功能分工提供了基础：ABA 应对急性冷胁迫，JA 维持长期耐寒性。

图1寒冷胁迫诱导番茄叶片脱落酸和茉莉酸积累

2.SlLOXD 是 JA 合成与耐寒性的核心调控因子

SlLOXD 的表达模式：在叶片、花、果实中高表达，冷处理 24 小时达峰，与 JA 积累趋势一致。

功能验证：

过表达 SlLOXD（LOXDOE lines）：JA 含量升高，叶片相对电解质渗漏率降低，光系统 II 活性（Fv/Fm）提高，耐寒性增强。

突变体（loxd-6/7）：JA 含量下降，耐寒性显著减弱。

结论：SlLOXD 通过促进 JA 合成直接调控番茄耐寒性。

图2 SlLOXD 在调节番茄的耐寒性中发挥作用

3. SlMYC2 通过激活 SlCBF1/2 增强耐寒性

SlMYC2 的作用：作为 JA 信号的核心转录因子，直接结合 SlCBF1/2 的启动子（通过 EMSA 和双荧光素酶实验验证），激活其表达。

功能验证：

沉默或突变 SlMYC2（TRV2-SlMYC2、slmyc2-13）：SlCBF1/2 表达下降，叶片枯萎严重，电解质渗漏率升高，耐寒性降低。

过表达 SlLOXD 的植株中，SlMYC2 表达同步上调，印证 SlMYC2 与 JA 信号的关联性。

结论：SlMYC2 通过调控 SlCBF1/2（冷响应核心基因）传递 JA 信号，增强耐寒性。

图3 SlMYC2 转录调节 SlCBF1/2 并参与番茄的耐寒性

4.SlMYB15 在冷胁迫初期激活 SlLOXD

SlMYB15 与 SlLOXD 的相互作用：

体内（ChIP-qPCR）和体外（EMSA、Y1H）实验证明，SlMYB15 直接结合 SlLOXD 启动子的 TAACAA 基序，激活其表达。

过表达 SlMYB15（MYB15OE-18）：SlLOXD 表达升高 5.63 倍，JA 含量显著增加，耐寒性增强。

时间特异性：冷胁迫 6 小时内 SlMYB15 表达高峰，与 SlLOXD 的初期激活一致，说明其在 JA 合成启动阶段的关键作用。

图4 SlMYB15 通过 SlLOXD 的转录调控增强冷处理下的 JA 积累

5.SlMYB15 对 SlMYC2 的抑制与调控接力

SlMYB15 抑制 SlMYC2：

SlMYB15 直接结合 SlMYC2 启动子的 TAGTTA 基序（EMSA、Y1H 验证），抑制其表达（双荧光素酶实验显示 LUC 活性降低）。

过表达 SlMYB15 的植株中，SlMYC2 表达显著下调，印证抑制关系。

调控接力机制：

6 小时后，SlMYB15 因 miR156e-3p 抑制而表达下降，对 SlMYC2 的抑制解除，SlMYC2 表达上调。

SlMYC2 对 SlLOXD 的激活作用更强（双荧光素酶实验显示其诱导的 LUC 活性高于 SlMYB15），维持 SlLOXD 高表达和 JA 合成。

图5 SlLOXD 在 SlMYB15 沉默的番茄和 slmyb15 突变体 （myb15-14/13） 的叶片中上调

图6 SlMYB15 负向调节 SlMYC2 启动子活性

6.模块协同作用：MYB15-LOXD 与 MYB15-MYC2-LOXD 的动态平衡

冷胁迫 0-6 小时：SlMYB15 主导，激活 SlLOXD 以启动 JA 合成，同时抑制 SlMYC2，确保 ABA 通路优先响应。

冷胁迫 6-24 小时：SlMYB15 表达下降，SlMYC2 释放并激活 SlLOXD 和 SlCBF1/2，形成 “SlMYC2-SlLOXD” 正反馈，维持 JA 信号和耐寒性。

共沉默 SlMYB15 和 SlMYC2 的植株耐寒性最差，证明两者功能互补，缺一不可。

图7 SlMYC2 继续激活 SlLOXD 表达，以提高 SlMYB15 沉默番茄品系的低温耐受性

图8 一个功能模型，展示了 SlMYB15 、 SlMYC2 和 SlLOXD 对番茄寒冷胁迫的响应

总结

本文通过多层次实验，清晰解析了番茄冷胁迫中 JA 信号的动态调控网络，证实 SlMYB15 和 SlMYC2 通过时间特异性的协同与接力，借助 SlLOXD 和 SlCBF1/2 实现对耐寒性的精准调控。这一发现不仅深化了植物冷响应机制的理解，也为农业生产中的抗逆改良提供了重要理论依据。