青藏高原的平均海拔超過了4000米，是全世界海拔最高、面積最大的高原，強烈的紫外輻射是高原環境的典型特征之一，但植物適應UV-B輻射的分子機制仍需要進一步解析。低劑量的UV-B輻射是一種環境信號，植物的紫外受體UVR8蛋白感受并起始UV-B誘導的植物光形態建成進而調控植物發育；強UV-B會破壞DNA，引發活性氧積累并對植物造成損傷。蔓菁（Brassica rapa?var.?rapa）是青藏高原及其周邊高海拔地區傳統種植的十字花科作物，中國科學院昆明植物研究所青藏高原植物進化與適應專題組已經成功建立了蔓菁基因原位雜交技術（相關鏈接）和基因編輯體系（相關鏈接），并獲得了高質量基因組（相關鏈接），使蔓菁成為研究植物如何適應青藏高原極端環境的理想材料。

專題組在拉薩利用同質園實驗比較了兩個地方品種（KTRG-B48a和KTRG-B48b）的高原適應性，發現KTRG-B48b的塊根鮮重和花青素含量均顯著高于KTRG-B48a（圖1）。室內UV-B處理后，兩個品種差異表達基因的表達模式明顯不同，其中KTRG-B48b的花青素生物合成途徑相關基因被快速激活?；ㄇ嗨鼐哂星宄钚匝醯哪芰?，通過比較UV-B處理后兩個地方品種的活性氧含量，發現KTRG-B48b的過氧化氫和超氧化物的含量顯著低于KTRG-B48a。進一步分析發現UV-B處理后KTRG-B48b的茉莉酸含量高于KTRG-B48a，表明茉莉酸同樣能提高植物對UV-B輻射的耐受性（圖2），然而UV-B如何激活茉莉酸合成仍不明確。專題組利用生物化學與分子生物學技術并結合遺傳學分析，發現二聚體的UVR8蛋白被UV-B激活后形成單體進入細胞核直接結合TCP4，增強了TCP4結合茉莉酸合成關鍵基因LOX2啟動子的能力并促進了LOX2表達，進而提高了茉莉酸含量并進一步激活了花青素合成通路（圖3），最終增強了植物對UV-B輻射的耐受性。

以上結果為理解植物如何適應青藏高原強紫外輻射提供了新的理論參考，并以Comparative transcriptome analysis reveals the complex molecular mechanisms underlying UltravioletB tolerance in?Brassica rapa?var.?rapa為題在線發表在Journal of Plant Growth Regulation和以UVR8-TCP4-LOX2 module regulates UV-B tolerance in Arabidopsis為題在線發表在Journal of Integrative Plant Biology。

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圖1?蔓菁B48a和B48b表型圖

圖2?花青素和茉莉酸調控植物耐UV-B輻射的工作模式圖

圖3 UVR8-TCP4-LOX2調控植物耐UV-B輻射的工作模式圖