2021年5月1日，The Plant Cell杂志在线发表了来自浙江大学卢钢课题组等合作题为“PIF4 negatively modulates cold tolerance in tomato anthers via temperature-dependent regulation of tapetal cell death”的研究论文，该研究揭示了转录因子PIF4通过以依赖温度的方式与绒毛层程序性死亡调节模块DYT1-TDF1-AMS直接相互作用，从而负调控番茄花药的耐寒性。

    水果和种子是人类食用的主要组成部分，这主要来源于开花植物的有性繁殖。但是，植物受精过程受到环境因素的影响，严重会导致坐果失败和农作物产量大幅下降。此外，花粉和花药的发育对环境温度波动特别敏感，极端温度会影响开花植物的雄性和雌性发育 。但是，我们对其温度胁迫耐受性的分子机制仍知之甚少。

    在花药中，温度胁迫会扰乱花药最内层细胞绒毡层的正常功能。绒毡层的程序性细胞死亡（PCD）触发的绒毛降解而为微孢子和花粉壁发育提供酶，营养和前体。这种绒毡层特异的PCD对于小孢子发育和花粉成熟至关重要。研究表明，很多雄性不育原因归因于绒毡层的过早或延迟降解，如高温会导致绒毡层细胞层过早退化。相比之下，冷胁迫通过破坏绒毡层PCD延迟或抑制绒毡层再生。利用正向遗传学方法，鉴定到DYT1-TDF1-AMS-MYB80组成的调节模块调节绒毡层的发育和绒毡层的PCD。

    该研究报道番茄中的SlPIF4在调节花药的耐寒性中起着关键作用。该研究通过CRISPR/Cas9方法产生的SlPIF4敲除突变体，其突变体由于绒毡层对温度的敏感性降低而在花粉中表现出增强的耐寒性，而过表达SlPIF4通过延缓绒毡层程序性细胞死亡导致花粉流产。

    研究表明SlPIF4直接与SlDYT1相互作用，SlDYT1是SlTDF1的直接上游调节剂，两者（SlDYT1和SlTDF1）在调节绒毡层发育和绒毡层PCD中起重要作用。适度的低温（MLT）促进了SlPIF4-SlDYT1复合体对SlTDF1的转录激活，导致花粉流产，而敲除SlPIF4则阻止了MLT诱导的SlTDF1激活。此外，SlPIF4直接结合在SlDYT1的启动子。综上所述，该研究发现表明SlPIF4通过以温度依赖性的方式与绒毛PCD调节模块直接相互作用而负调节花药的耐寒性。

原文链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koab120/6261942?redirectedFrom=fulltext