Comment les voies PA, ABA et CBF régulent-elles de manière synergique la tolérance au froid du melon ?

Les polyamines (PA), y compris la putrescine (Put, une diamine), la spermidine (Spd, une triamine) et la spermine (Spm, une tétramine), sont des polycations de faible poids moléculaire et des substances azotées aliphatiques. Ils jouent un rôle important dans le cycle de vie global des plantes, de la germination des graines à la maturation des fruits, à l’abscission et à la sénescence. Il y a eu un intérêt croissant pour l’étude des AP impliqués dans les stress des plantes, y compris la sécheresse, l’hypoxie, les températures élevées, les basses températures, la salinité et la toxicité des métaux. Le rôle principal des AP dans le stress des plantes est de contrecarrer les dommages causés par les espèces réactives de l’oxygène (ROS) et de prévenir les dommages des radicaux libres ou le stress oxydatif tout en modulant les canaux ioniques pour protéger la morphologie et l’intégrité des membranes cellulaires, des acides nucléiques et des protéines. . Les AP interagissent avec les voies hormonales (éthylène, jasmonate, auxine, gibbérellines, cytokinines, acide abscissique) [ABA]acide salicylique et brassinostéroïdes) et d’autres molécules de signalisation (Ca2+, NO, H2O2 et acide gamma-aminobutyrique) pour aider les plantes à faire face aux environnements défavorables.

Au cours des deux dernières décennies, il y a eu une compréhension émergente de la diaphonie entre l’ABA et les AP en réponse au stress environnemental. Les facteurs de liaison aux éléments sensibles à l’ABA (ABRE) (ABF) sont des composants essentiels de la signalisation ABA et sont largement impliqués dans la croissance et le développement des plantes, ainsi que dans les réponses aux stress biotiques et abiotiques tels que le froid. Les facteurs de liaison C-repeat (CBF) agissent au carrefour du réseau de régulation transcriptionnelle qui sous-tend la réponse au stress dû au froid. Ils peuvent se lier directement aux éléments agissant en cis DRE/CRT (élément réactif à la déshydratation/répétition C) dans les promoteurs des gènes régulés par le froid (COR) et déclencher leur expression pour aider les plantes à résister au froid glacial.

Le melon, qui est originaire des régions tropicales et subtropicales mais est maintenant cultivé dans le monde entier, est vulnérable aux dommages causés par le froid dans les latitudes tempérées. Les preuves suggèrent que l’ABA exogène peut améliorer la tolérance au froid des semis de melon oriental, et l’accumulation de PA contribue à l’adaptation au stress hypoxique de la zone racinaire, au stress Ca (NO3) 2 et au stress salinité-alcalinité chez les semis de melon, ainsi qu’au stress froid chez le melon. fruit. Seuls deux CmCBF, CmCBF1 et CmCBF3, ont été identifiés et leur expression est positivement corrélée à la tolérance au froid dans le melon. Cependant, la question de savoir si les voies PA, ABA et CBF régulent de manière synergique la tolérance au froid du melon est largement inconnue.

Récemment, des scientifiques de l’Université agricole de Shenyang ont rapporté que les voies ABA, CBF et polyamine pourraient former un réseau de régulation coopératif pour contrôler la réponse des plantes au stress dû au froid. Dans une expérience préliminaire, les auteurs ont découvert que parmi les trois AP, seul Put était présent à des niveaux significativement plus élevés dans un génotype tolérant au froid par rapport à un génotype sensible au froid. L’arginine décarboxylase (ADC) étant la synthétase clé qui catalyse la biosynthèse de la putrescine chez les plantes, les auteurs ont ensuite examiné l’expression du gène codant pour l’ADC CmADC sous traitement par le froid. Comme prévu, l’expression de CmADC induite à basse température et l’analyse de la séquence ont montré que le promoteur CmADC contenait au moins trois motifs ABRE et trois motifs DRE. Les auteurs ont isolé quatre CmCBF et cinq CmABF qui ont été significativement induits en réponse au stress dû au froid. CmABF1 et CmCBF4 ont été sélectionnés comme TF candidats pouvant se lier directement aux fragments promoteurs de CmADC in vitro et in planta pour favoriser sa transcription. Les tests de silençage génique induit par le virus (VIGS) ont en outre démontré que CmABF1 et CmCBF4 jouaient un rôle positif dans la tolérance au froid des semis de melon en favorisant la synthèse de Put. Ce travail a été publié dans la revue Recherche horticole.

« Notre étude fournit de nouvelles preuves que les voies ABA et CBF dans la réponse au froid ne sont pas entièrement indépendantes et que CmADC est à la jonction de ces voies », ont déclaré les chercheurs.

Fourni par l’Université agricole de Nanjing L’Académie des sciences