近日，蔬菜研究所蔬菜栽培與設(shè)施工程團(tuán)隊(duì)在國際期刊《Journal of Pineal Research》（中科院一區(qū)，五年影響因子10.2）發(fā)表了題為“GATA3-COMT1-Melatonin as upstream signaling of ABA participated in Se-enhanced cold tolerance by regulate iron uptake and distribution in Cucumis sativus L.”的研究論文。該研究深入闡釋了硒誘導(dǎo)黃瓜冷脅迫抗性的作用及機(jī)制，為下一步應(yīng)用于黃瓜生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
黃瓜是我國重要的設(shè)施蔬菜，年產(chǎn)量高達(dá)7725萬噸，占世界總產(chǎn)量的81.5%（FAOSTAT 2022）。黃瓜起源于熱帶和亞熱帶，喜溫不耐冷，是冷敏感植物。現(xiàn)階段我國北方日光溫室越冬茬和塑料大棚春秋茬基本能滿足植株正常生長，然而短時(shí)斷崖式的低溫脅迫仍時(shí)有發(fā)生，是限制設(shè)施黃瓜冷季節(jié)生產(chǎn)發(fā)展的主要瓶頸之一。如何提高黃瓜抵御低溫脅迫的能力、緩解設(shè)施栽培中的低溫傷害，仍然是亟待解決的問題。
硒不僅是人體的必需微量元素，在調(diào)控植物產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性等方面也具有重要作用。此前，該團(tuán)隊(duì)在《Frontiers in Plant Science, 2021, 12:786043》上報(bào)道了硒處理可以誘導(dǎo)褪黑素合成并參與硒提高黃瓜耐冷性的研究成果。本研究通過生理生化以及分子生物學(xué)等方法進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CsCOMT1是參與硒誘導(dǎo)褪黑素合成的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因，其轉(zhuǎn)錄表達(dá)受到轉(zhuǎn)錄因子CsGATA3的調(diào)控。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，脫落酸（ABA）作為硒和褪黑素的下游信號分子可調(diào)控鐵的吸收以及在植株內(nèi)的分布從而提高黃瓜的冷脅迫抗性。本研究不僅為硒、褪黑素、ABA等應(yīng)用于黃瓜生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，也為下一步通過生物育種手段改良黃瓜冷脅迫抗性提供了思路。
蔬菜所溫丹博士為論文的第一作者，韓玉娟博士為論文通訊作者。蔬菜所楊寧、張文君、王曉，蠶業(yè)所聶文婧，信息所宋華魯，山東省氣候中心張繼波，濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院孫莎莎，淄博市數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心張海娟，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)齊明芳等也參與了本項(xiàng)研究。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省自然基金、國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系濟(jì)南試驗(yàn)站、山東省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以及院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的支持與資助。（全文鏈接：https://doi.org/10.1111/jpi.70028）（撰稿：溫丹 核稿：王鳳德）
