图1：PaPIP1-2 共表达网络和关联性强的6个抗寒基因的转录表达

图2：PaPIP1-2 在酵母表达系统中赋予其冷胁迫抗性

图3：PaPIP1-2 转基因拟南芥抗寒性明显提高

仁用杏是我国“三北地区”重要的生态经济型干果树种、木本油料树种和植物蛋白饮料树种，具有很高的经济价值和生态价值。由于仁用杏休眠期短、花期早，易遭受晚霜为害，造成减产甚至绝产，因此实现花期的人为调控是解决仁用杏低产和不稳产的有效途径之一。在前期的研究中，华林中心科研人员发现仁用杏水通道蛋白PaAQPs家族基因在不同组织（花芽和茎段）和不同休眠、萌发时期（生理休眠、生态休眠、发芽期和萌发期）的表达存在差异性 (Li et al., 2021)，其中PaPIP1-2在不同时期的表达具有显著的差异性，可能在花芽休眠、休眠解除中起重要作用。PaPIP1-2定位于细胞质膜，能够与酪氨酸蛋白激酶 (PaPTK)、锌指蛋白(PaZFER)、蛋白磷酸酶2C（PaPP2C）、脂肪酸去饱和酶 (PaFAD)等抗寒基因协同作用，调节仁用杏对低温环境的适应性。蛋白质相互作用预测分析发现，PaPIP1-2能与富含亮氨酸重复序列的类受体激酶PaRLK7、蛋白磷酸酶PaPP2C、PaAQP家族的PaPIP3、PaPIP 2-5和PaTIP 2-2等参与花芽萌发或抗寒的基因形成同源或异源二聚体，在花芽休眠、萌发和抗寒耐低温中起重要作用。PaPIP1-2转化酵母和拟南芥的研究发现，PaPIP1-2转化的酵母菌在低温条件（-20°C）下能正常生长。在低温胁迫下，PaPIP1-2转基因拟南芥比野生型拟南芥生长得更好，生理指标测试表明转基因拟南芥的SOD活性和脯氨酸含量均显著高于对照，MDA含量明显比对照低，表明PaPIP1-2过表达拟南芥对活性氧的清除能力提高，进而显著增强转基因植株对低温胁迫的耐受性。

研究成果近日在线发表于《Forests》（中科院二区，IF=2.9），华林中心用材林、灌木经济林研究室李少锋副研究员为该论文第一作者，夏永秀助理研究员为通讯作者。另外，该研究还发现两个与仁用杏花芽休眠、萌发密切相关且兼具抗寒性的重要基因PasLEA3-2和Pasdehydrin-3，并阐明了其应用和实施效果，均获得国家发明专利授权（专利号ZL202210728845.7和ZL202210729091.7）。这些研究将有助于通过转基因方式培育花期延后的仁用杏，从而有效避免生产中易遭受的倒春寒危害。本研究得到了中国林科院基本科研业务费专项资金（CAFYBB2018MA003）和国家自然科学基金（31770705、31400570）等项目的资助。