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本研究的主要作者包括Sylvia Bolt、Ellen Zuther、Stefanie Zintl、Dirk K. Hincha和Thomas Schmülling。研究分别在柏林自由大学（Freie Universität Berlin）的生物学/应用遗传学研究所（Institute of Biology/Applied Genetics）和马克斯·普朗克分子植物生理学研究所（Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology）进行。该研究发表于2017年的期刊《Plant, Cell and Environment》上。
本研究的主要科学领域是植物对低温胁迫的响应机制，特别是拟南芥（Arabidopsis thaliana）在冷冻耐受性和冷驯化过程中的转录调控。低温是影响植物生长和发育的重要环境因素，限制了植物的地理分布和农作物的农业表现。植物通过冷驯化（cold acclimation）过程，在暴露于非冻结低温后，能够提高其耐受冻结温度的能力。拟南芥的冷驯化涉及一系列基因的转录和翻译后调控，其中CBF/DREB（C-repeat-binding factor/Dehydration-response element-binding protein）信号通路是最为研究的冷应激响应机制。然而，尽管CBF通路在冷应激响应中起重要作用，但仍有许多未知的转录因子和信号模块参与其中。本研究旨在揭示ERF105（Ethylene Response Factor 105）这一新的冷调控转录因子在拟南芥冷冻耐受性和冷驯化中的作用。
研究流程包括以下几个主要步骤：
植物材料的准备
研究使用了拟南芥的Col-0品系作为野生型。通过T-DNA插入技术获得了ERF105突变体（erf105），并通过回交消除了可能的背景突变。为了研究ERF105的功能，研究人员构建了ERF105过表达株系（erf105ox-1和erf105ox-2）以及ERF105启动子驱动的GUS报告基因株系（erf105:gus）。
基因表达分析
通过定量实时PCR（qRT-PCR）分析了ERF105及其相关基因在冷胁迫和冷胁迫相关激素处理下的表达变化。结果表明，ERF105在冷处理下表现出最强的基因表达上调，且对冷胁迫相关激素（如细胞分裂素、乙烯、茉莉酸等）也有响应。
冷冻耐受性实验
研究人员通过冷冻处理实验评估了ERF105突变体和过表达株系的冷冻耐受性。实验结果显示，ERF105突变体的冷冻耐受性显著降低，而过表达株系的冷冻耐受性显著增强。电解质泄漏实验进一步证实了这些结果。
代谢物分析
通过代谢物分析，研究人员比较了ERF105突变体和过表达株系在冷驯化前后的代谢物（如脯氨酸、可溶性糖、花青素等）含量变化。结果表明，ERF105突变体在冷冻耐受性降低的同时，其代谢物含量并未显著变化，表明ERF105可能通过其他机制调控冷冻耐受性。
基因调控网络分析
通过分析冷响应基因（如CBF1、CBF2、CBF3、COR15A等）在ERF105突变体和过表达株系中的表达变化，研究人员发现ERF105可能通过与CBF调控网络相互作用来调控冷响应基因的表达。
ERF105在冷胁迫下的表达上调
qRT-PCR结果显示，ERF105在冷处理下迅速上调，且在1小时后达到峰值，随后逐渐下降。ERF105的表达上调幅度显著高于其他ERF基因。
ERF105突变体的冷冻耐受性降低
冷冻处理实验表明，ERF105突变体的冷冻耐受性显著降低，存活率仅为15%，而野生型的存活率为73%。过表达株系的冷冻耐受性显著增强，存活率接近100%。
ERF105对CBF调控网络的影响
基因表达分析显示，ERF105突变体中CBF1、CBF2和CBF3的转录水平显著降低，表明ERF105可能在CBF调控网络中起重要作用。
代谢物含量的变化
代谢物分析结果显示，ERF105突变体和过表达株系在冷驯化前后的代谢物含量变化不大，表明ERF105可能通过调控基因表达而非代谢物积累来影响冷冻耐受性。
本研究揭示了ERF105在拟南芥冷冻耐受性和冷驯化中的重要作用。ERF105通过与CBF调控网络相互作用，调控冷响应基因的表达，从而影响植物的冷冻耐受性。这一发现不仅增进了我们对植物冷应激响应机制的理解，还为提高农作物的抗寒性提供了新的分子靶点。
重要发现
本研究首次揭示了ERF105在拟南芥冷冻耐受性和冷驯化中的关键作用，特别是其与CBF调控网络的相互作用。
方法创新
研究采用了多种实验手段，包括基因表达分析、冷冻耐受性实验和代谢物分析，全面评估了ERF105的功能。
研究对象的特殊性
ERF105作为冷调控转录因子，其功能在植物冷应激响应中具有独特性和重要性。
本研究还发现，ERF105的调控作用可能不依赖于代谢物的积累，而是通过调控基因表达来实现。这一发现为进一步研究植物冷应激响应的分子机制提供了新的方向。