本研究由Chunlin Fu、Chunyang Bian、Jing Chen、Qian Zhang、Dong Qin、Jiangkuo Li、Peng Zhang、Junwei Huo和Huixin Gang共同完成，作者单位包括中国东北农业大学园艺与景观建筑学院（农业农村部东北地区园艺作物生物学与遗传改良重点实验室）、国家与地方联合寒地小浆果开发利用工程研究中心，以及天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所（国家农产品保鲜工程技术研究中心）。该研究于2025年发表在《Journal of Plant Physiology》期刊上，论文标题为《LcMYB5, an R2R3-MYB family gene from Lonicera caerulea L., enhances drought and salt tolerance in transgenic tobacco and blue honeysuckle》。
学术背景
该研究属于植物抗逆分子生物学领域，聚焦R2R3-MYB转录因子在植物应对干旱和盐胁迫中的作用。蓝靛果忍冬（Lonicera caerulea L.）是一种富含花青素的耐寒浆果，但其抗逆机制研究较少。前期研究发现，LcMYB5基因在干旱和盐胁迫下表达显著上调（Bian et al., 2024），但其功能尚未明确。本研究旨在通过克隆LcMYB5基因，分析其在烟草和蓝靛果忍冬中的抗逆功能，并揭示其分子机制，为作物抗逆育种提供理论支持。
研究流程
基因克隆与生物信息学分析
- 从蓝靛果忍冬成熟果实中提取RNA并合成cDNA，克隆获得963 bp的LcMYB5全长序列，编码320个氨基酸。
- 通过多序列比对和系统发育树分析（使用MEGA 11软件）发现，LcMYB5具有典型的R2R3-MYB结构域，与柿树（Diospyros lotus）MYB5亲缘性最高。
- 亚细胞定位实验（通过农杆菌注射烟草叶片表皮细胞）证实LcMYB5定位于细胞核。
遗传转化与瞬时转化
- 烟草稳定转化：将LcMYB5连接到pCAMBIA1300-GFP载体，通过农杆菌介导法（GV3101菌株）转化烟草，获得3个过表达株系（OE1-OE3），经PCR和qRT-PCR验证表达量提升9-20倍。
- 蓝靛果忍冬瞬时转化：用含LcMYB5的农杆菌浸泡幼苗，共培养48小时后进行胁迫处理。
胁迫处理与表型分析
- 干旱胁迫：烟草自然干旱处理25天后恢复7天；蓝靛果忍冬用20% PEG6000模拟干旱，分别在0-24小时取样。
- 盐胁迫：烟草用200 mM NaCl处理14天；蓝靛果忍冬用相同浓度处理48小时。
- 记录存活率、形态变化（如萎蔫程度），并测定生理指标：叶绿素含量（分光光度法）、脯氨酸含量（Zhang et al., 2020方法）、MDA（丙二醛）含量、相对电导率（真空法），以及SOD（超氧化物歧化酶）、POD（过氧化物酶）、CAT（过氧化氢酶）活性（试剂盒测定）。
基因表达分析
- 通过qRT-PCR检测胁迫相关基因表达：干旱胁迫基因（NCED1、NCED2、PYL4、PYL8、CBL1）和盐胁迫基因（NHX1、SOD、CAT1、SOS1、HSP17.8），以β-actin为内参，采用2−ΔΔCt法计算表达量。
主要结果
抗逆表型
- 转基因烟草在干旱和盐胁迫下的存活率显著高于野生型（WT）：干旱胁迫后存活率70.30% vs. 15.33%；盐胁迫后77.24% vs. 22.47%。
- 蓝靛果忍冬瞬时转化株系在胁迫下萎蔫程度更轻，叶绿素降解较少。
生理指标
- 转基因植株的脯氨酸含量、SOD/POD/CAT活性显著高于WT，MDA和相对电导率增幅更低，表明其抗氧化能力和膜稳定性更强。
分子机制
- LcMYB5过表达显著上调胁迫相关基因表达。例如，烟草中NCED1表达提升4.5倍，蓝靛果忍冬中SOS1表达达WT的1.6倍，表明LcMYB5通过ABA依赖和非依赖途径协同增强抗逆性。
结论与价值
本研究首次证实LcMYB5通过调控抗氧化系统、渗透调节和胁迫信号通路（如SOS1介导的离子稳态），显著提升植物对干旱和盐胁迫的耐受性。其科学价值在于揭示了蓝靛果忍冬抗逆的分子基础，应用价值在于为培育抗逆作物（尤其是浆果类）提供了候选基因。
研究亮点
- 创新性发现：LcMYB5兼具干旱和盐胁迫双重调控功能，且与BHLH蛋白相互作用的保守基序（R3结构域）可能参与转录复合体形成。
- 方法学：结合稳定转化（烟草）和瞬时转化（蓝靛果忍冬）模型，验证基因功能的普适性。
- 应用潜力：蓝靛果忍冬作为高花青素作物，其抗逆性提升对高附加值农业具有重要意义。
其他价值
研究还发现LcMYB5可能通过调控花青素合成相关基因间接增强抗逆性，为后续解析代谢与抗逆的交叉调控网络提供了线索。