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非生物脅迫嚴重影響植物的生長、發育和產量。在長期的進化過程中，植物自身形成了一套複雜的信號感知和生理生化機制以應對環境脅迫。研究表明，在逆境條件下，植物會重編程大量應激反應基因，因此，對應激反應基因的鑑定和功能研究是提高作物抗逆性的重要前提。之前的研究發現了與AtDHAR（脫氫抗壞血酸還原酶，dehydroascorbate reductase）相關的應激反應基因，AtDHAR2參與提高鹽和低溫脅迫的抗性，而進一步鑑定其轉錄因子（transcription factor，TF）及其對相關基因表達和蛋白水平變化的作用非常重要。
植物體內含有多種不同的TF，其中MYB是最大的TF家族之一，佔TF總數的約9％。植物MYBs是脅迫耐受性的重要調控子，通過調控大量應激反應基因的表達在非生物脅迫耐受中起作用。研究表明，TFs通過與其靶基因的啟動子區域中的相關順式作用元件相互作用而作為信號網絡和功能的關鍵調節因子。在許多植物中已經鑑定了參與非生物脅迫應答的TF，調控諸多基因的表達，如抗壞血酸（ascorbic acid，AsA）生物合成基因。AsA作為許多酶的輔助因子，通過清除過多活性氧（reactive oxygen species，ROS）參與非生物脅迫應答；並且在AsA-GSH循環過程中，涉及到間接參與ROS清除的脫氫抗壞血酸還原酶（Dehydroascorbate reductase，DHAR）。雖然DHAR基因已經從幾種植物中分離出來，但是這些基因的調控因子卻知之甚少。
近日，南京農業大學黃小三課題組在Plant Cell and Environment在線發表了一篇題為A novel MYB Transcription Factor regulates AsA synthesis and effects cold tolerance的研究論文，鑑定了一種MYB轉錄因子PbrMYB5，並揭示了其在杜梨（Pyrus betulaefolia）耐寒中的作用機制。
該研究通過序列分析表明，PbrDHAR2的啟動子區域含有MYB識別位點，並通過電泳遷移率變動分析（electrophoretic mobility shift assay，EMSA）證明PbrMYB5蛋白可以與PbrDHAR2的啟動子特異性結合，表明了PbrMYB5對pTRV-PbrMYB5（基因沉默）植物中PbrDHAR2表達的調控作用。
該研究發現PbrMYB5的過表達提高了植株的耐寒性，並且增加了轉基因植株中的NtDHAR2轉錄水平，而PbrMYB5沉默後對低溫更加敏感，表明PbrMYB5是杜梨耐寒性的正向調節因子。該研究還發現，與野生型相比，低溫脅迫後，PbrMYB5過表達菸草中的ROS積累明顯減少，而基因沉默植株中ROS顯著增加，表明PbrMYB5的過表達伴隨著較少的氧化應激，並指出沉默植株中AsA水平的降低促進了ROS積累，AsA介導的ROS清除在調節植物耐冷性方面起主要作用。
為了更深入地了解PbrMYB5的調控功能並從分子水平上解釋AsA水平與ROS積累之間的關係，該研究在冷處理後監測了AsA-GSH再循環途徑基因的轉錄水平。發現在冷脅迫下，轉基因株系中AsA-GSH循環基因的表達水平顯著上調，而當PbrMYB5被敲除時，結果相反；表明PbrMYB5通過調節轉基因植物中的AsA介導的ROS清除而賦予耐寒性。該研究還測定了不同株系中抗氧化劑水平和細胞膜傷害水平，結果表明PbrMYB5會通過植物體內的酶和非酶清除系統影響耐寒性。
PbrMYB5沉默後杜梨的耐冷性測定
總之，這項研究在杜梨中鑑定了正向調控耐冷性的R2R3型MYB 轉錄因子PbrMYB5。PbrMYB5在調節耐寒性方面發揮重要作用，可以通過AsA介導的ROS清除系統及其他酶活清除系統提高耐寒性。
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