早在20多年前，科学家发现三个低温响应基因CBFs （包括CBF1、CBF2和CBF3） 在植物低温驯化过程中起重要的作用 （Liu et al. 1998; Jaglo-Ottosen et al. 1998; Medina et al. 1999） 。为了寻找CBF基因的上游调控因子，研究人员构建了一个CBF3启动子驱动的编码萤光素酶 （luciferase） 基因的转基因材料 （CBF3-LUC） ，并通过化学诱变的方法来筛选低温诱导的CBF3基因表达受影响的突变体 （Chinnusamy et al. 2003） 。在一个显性突变体ice1-1中，低温诱导的萤光素酶活性以及内源的CBF3基因的表达都显著下降，并且该突变体表现出对低温敏感的表型。凝胶迁移实验 （EMSA） 显示ICE1直接结合到CBF3的启动子区域 （Chinnusamy et al. 2003） 。因此，推断ICE1通过直接调控CBF的基因表达来调控植物低温响应。

然而，2月7日，The Plant Cell发表的一篇文章 （Kidokoro et al. 2020) 报道了 ice1-1 突变体中 CBF3 基因表达的下降是因为 CBF3-LUC 报告基因的插入诱导了RdDM介导的基因沉默，并推测ICE1不参与调控CBF3基因的表达以及植物低温响应（点击查看此前的报道： ） 。但是该文的推论是否真的能推翻之前报道的ICE1在调控CBF表达和低温响应中的功能？

2月18日，Journal of Integrative Plant Biology（JIPB） 在线发表了上海植物逆境生物学研究中心赵春钊研究员课题组、朱健康研究员课题组题以及中国农业大学杨淑华教授课题组题为The transcription factor ICE1 functions in cold stress response by binding to the promoters of CBF and COR genes的评论文章。该文作者对The Plant Cell 论文的中一些数据进行了分析，结合前人的研究结果，以及作者的ChIP-Seq数据，确认ICE1转录因子直接参与调控低温响应基因CBF以及部分COR（cold-responsive）基因的表达。

该评论文章指出，虽然PC文章作者在文中提到“在ice1-2 ice2-1双突体中，低温诱导的CBF 和COR 表达并未受到影响”，但实际上他们的数据清楚地表明，在 ice1-2 ice2-1 双突材料中，低温诱导的 CBF3 基因表达在低温处理1小时后显著地降低；低温处理6，12和24小时后，低温响应基因 （如COR15A、RD29A、GolS3） 的表达也明显地下降。此外，之前多个独立研究组均发现， CBF 基因的表达在 ice1 单突变体中显著下降 (Ding et al. 2015; Kim et al. 2015; Li et al. 2017) ，并且ICE1在低温响应中的作用已在水稻、玉米、番茄、黄瓜、梨等多个物种中有所报道。这些结果表明，ICE1确实参与调控CBF基因表达和植物低温响应。

此外，作者利用全基因组ChIP-seq数据，进一步证实ICE1能够直接结合到三个CBF基因的启动子区域，并且发现ICE1能够结合到多个低温调控因子编码基因 （包括MPK4、HOS1、SFR2、CAMTA2等） 的启动子区域以及一些已知的COR基因 （包括KIN2、RCI2A、RCI2B、COR413IM1等） 的启动子区域。这些结果表明，ICE1不仅直接参与调控CBF基因的表达，还参与调控其它低温响应基因的表达。

最后，该文作者提出，ice1-1突变体并不是解析植物低温胁迫响应的理想材料，因为有研究发现，ICE1 的突变 （R236H） 干扰了与其负调控因子 MPK3 和 MPK6的互作 (Putarjunan et al. 2019) ，也影响了ICE1的转录活性。同时，ICE1 和 ICE2 在功能上冗余，而ice1-2 ice2-1双突在土壤中不能成活。因此，未来需要创制合适的遗传材料用于相关研究。作者也指出，今后的工作要确定ICE1如何与其它转录因子协同调控CBF基因的表达，以及ICE1与其它调控基因启动子的结合如何影响ICE1在低温响应中的功能。

中国科学院上海植物逆境生物学研究中心唐恺博士和赵伦博士以及赵春钊课题组的任玉莹硕士生为论文的共同第一作者，赵春钊研究员为通讯作者。上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究员和中国农业大学杨淑华教授为本文的共同作者。

参考文献：

Chinnusamy V, Ohta M, Kanrar S, Lee B, Hong X, Agarwal M, Zhu JK (2003) ICE1: A regulator of cold-induced transcriptome and freezing tolerance in Arabidopsis. Genes Dev 17: 1043-1054

Ding Y, Li H, Zhang X, Xie Q, Gong Z, Yang S (2015) OST1 kinase modulates freezing tolerance by enhancing ICE1 stability in Arabidopsis. Dev Cell 32: 278–289

Jaglo-Ottosen KR, Gilmour SJ, Zarka DG, Schabenberger O, Thomashow MF (1998) Arabidopsis CBF1 overexpression induces COR genes and enhances freezing tolerance. Science 280: 104–106

Kim YS, Lee M, Lee JH, Lee HJ, Park CM (2015) The unified ICE–CBF pathway provides a transcriptional feedback control of freezing tolerance during cold acclimation in Arabidopsis. Plant Mol Biol 89: 187–201

Li H, Ding Y, Shi Y, Zhang X, Zhang S, Gong Z, Yang S (2017) MPK3- and MPK6-mediated ICE1 phosphorylation negatively regulates ICE1 stability and freezing tolerance in Arabidopsis. Dev Cell 43: 630–642

Liu J, Shi Y, Yang S (2018) Insights into the regulation of C-repeat binding factors in plant cold signaling. J Integr Plant Biol 60: 780–795

Medina J, Bargues M, Terol J, Pérez-Alonso M, Salinas J (1999) The Arabidopsis CBF gene family is composed of three genes encoding AP2 domain-containing proteins whose expression is regulated by low temperature but not by abscisic acid or dehydration. Plant Physiol 119: 463–469

Putarjunan A, Ruble J, Srivastava A, Zhao C, Rychel AL, Hofstetter AK, Tang X, Zhu JK, Tama F, Zheng N, Torii KU (2019) Bipartite anchoring of SCREAM enforces stomatal initiation by coupling MAP kinases to SPEECHLESS. Nat Plants 5: 742-754

论文链接：

https://doi.org/10.1111/jipb.12918