Le poliammine (PA), tra cui putrescina (Put, una diammina), spermidina (Spd, una triammina) e spermina (Spm, una tetramina), sono policationi a basso peso molecolare e sostanze contenenti azoto alifatico. Svolgono ruoli importanti nel ciclo di vita generale delle piante, dalla germinazione dei semi alla maturazione dei frutti, all'abscissione e alla senescenza. C'è stato un crescente interesse per lo studio degli AP coinvolti nello stress delle piante, tra cui siccità, ipossia, alta temperatura, bassa temperatura, salinità e tossicità dei metalli. Il ruolo principale delle PA nello stress delle piante è quello di contrastare i danni causati dalle specie reattive dell'ossigeno (ROS) e prevenire i danni dei radicali liberi o lo stress ossidativo modulando anche i canali ionici per proteggere la morfologia e l'integrità delle membrane cellulari, degli acidi nucleici e delle proteine . Gli AP interagiscono con le vie ormonali (etilene, jasmonato, auxina, gibberelline, citochinine, acido abscissico [ABA], acido salicilico e brassinosteroidi) e altre molecole di segnalazione (Ca ²⁺ , NO, H₂ O₂ e acido gamma-aminobutirrico) per aiutare le piante a far fronte ad ambienti avversi.

Negli ultimi due decenni, è emersa una comprensione del crosstalk tra ABA e PA in risposta allo stress ambientale. I fattori di legame dell'elemento sensibile all'ABA (ABRE) (ABF) sono componenti fondamentali nella segnalazione dell'ABA e sono ampiamente coinvolti nella crescita e nello sviluppo delle piante, nonché nelle risposte a stress biotici e abiotici come il freddo. I fattori di legame C-repeat (CBF) agiscono al crocevia della rete di regolamentazione trascrizionale che è alla base della risposta allo stress da freddo. Possono legarsi direttamente agli elementi ad azione cis DRE/CRT (elemento reattivo alla disidratazione/ripetizione C) nei promotori dei geni regolati dal freddo (COR) e innescare la loro espressione per aiutare le piante a resistere al freddo pungente.

Il melone, originario delle aree tropicali e subtropicali ma ora coltivato in tutto il mondo, è vulnerabile ai danni del freddo alle latitudini temperate. L'evidenza suggerisce che l'ABA esogeno può migliorare la tolleranza al freddo delle piantine di melone orientale e l'accumulo di PA contribuisce all'adattamento allo stress da ipossia nella zona delle radici, Ca(NO₃ )₂ stress e stress da salinità-alcalinità nelle piantine di melone, nonché stress da freddo nei frutti di melone. Sono stati identificati solo due CmCBF, CmCBF1 e CmCBF3, e la loro espressione è positivamente correlata alla tolleranza al freddo nel frutto del melone. Tuttavia, non è noto in gran parte se i percorsi PA, ABA e CBF regolino sinergicamente la tolleranza al freddo del melone.

Recentemente, gli scienziati della Shenyang Agricultural University hanno riferito che i percorsi ABA, CBF e poliammina possono formare una rete di regolamentazione cooperativa per controllare la risposta allo stress da freddo delle piante. In un esperimento preliminare, gli autori hanno scoperto che tra i tre PA, solo Put era presente a livelli significativamente più alti in un genotipo tollerante al freddo rispetto a un genotipo sensibile al freddo. Poiché l'arginina decarbossilasi (ADC) è la sintetasi chiave che catalizza la biosintesi della putrescina nelle piante, gli autori hanno quindi esaminato l'espressione del gene codificante ADC CmADC sotto trattamento a freddo. Come previsto, l'espressione di CmADC indotta a bassa temperatura e l'analisi della sequenza hanno mostrato che il promotore di CmADC conteneva almeno tre motivi ABRE e tre DRE. Gli autori hanno isolato quattro CmCBF e cinque CmABF che sono stati significativamente indotti in risposta allo stress da freddo. CmABF1 e CmCBF4 sono stati selezionati come TF candidati che potrebbero legarsi direttamente ai frammenti promotori di CmADC in vitro e in planta per promuoverne la trascrizione. I saggi di silenziamento genico indotto da virus (VIGS) hanno ulteriormente dimostrato che CmABF1 e CmCBF4 hanno svolto ruoli positivi nella tolleranza al freddo delle piantine di melone promuovendo la sintesi di Put. Questo lavoro è stato pubblicato sulla rivista Horticulture Research .

"Il nostro studio fornisce nuove prove che i percorsi ABA e CBF nella risposta al freddo non sono del tutto indipendenti e che CmADC è all'incrocio di questi percorsi", hanno affermato i ricercatori.