植物活體成像系統(tǒng)助力揭示MdNAC104調(diào)控蘋果耐堿性的分子機制
近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院蘋果抗逆與品質(zhì)改良創(chuàng)新團隊李翠英副教授/馬鋒旺教授在揭示MdNAC104調(diào)控蘋果耐堿性的分子機制方面取得了新進展。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Advanced Science》（IF=14.3、一區(qū)期刊）上。
土壤鹽堿化是一個全球性的問題，嚴(yán)重危害植物的生長和發(fā)育，然而，許多研究者的關(guān)注主要集中在中性鹽對植物的影響，而對堿性鹽和高pH所引發(fā)的脅迫的研究則相對較少。因此，深入挖掘植物的抗堿基因及其相關(guān)的分子機制，對于提升植物的抗堿能力具有重要的研究價值。
蘋果作為全球最具經(jīng)濟價值和營養(yǎng)價值的果樹之一，其種植區(qū)也普遍面臨土壤堿化的問題，導(dǎo)致其生長和產(chǎn)量受到嚴(yán)重限制。而γ- 氨基丁酸（GABA）作為一種重要代謝物和信號分子，廣泛參與植物的多種逆境響應(yīng)。然而，GABA在耐鹽和耐堿的分子調(diào)控機制中所扮演的角色仍然不甚明了，因此進一步研究GABA的作用機制將為蘋果的耐堿性改良提供新的思路和方法。
在這項研究中，作者從堿性脅迫下蘋果根系的轉(zhuǎn)錄組中發(fā)現(xiàn)了一個轉(zhuǎn)錄因子MdNAC104，它會使 GABA 水平有效降低，對蘋果的耐堿性產(chǎn)生負(fù)調(diào)控。而應(yīng)用外源 GABA 后可以補償過表達的 MdNAC104 帶來的這種耐堿性負(fù)調(diào)控機制。進一步研究表明，MdNAC104 能與 GABA 生物合成基因 MdGAD1/3 以及 GABA 轉(zhuǎn)運基因 MdALMT13 的啟動子相結(jié)合，進而對這兩個基因產(chǎn)生抑制作用。其中MdGAD1/3 通過增加 GABA 的合成積極調(diào)節(jié)耐堿性，而 MdALMT13 則促進根中 GABA 的積累和外流，從而提高對堿性脅迫的抗性。后續(xù)實驗發(fā)現(xiàn)，MdSINA2 與 MdNAC104 存在相互作用，MdSINA2 通過 26S 蛋白酶體途徑使 MdNAC104 泛素化并降解，從而對根部 GABA 含量和耐堿性起到積極的調(diào)節(jié)作用。
該研究揭示了在蘋果中存在 MdSINA2-MdNAC104-MdGAD1/3/MdALMT13模塊調(diào)控耐堿性和 GABA 平衡的過程，這些發(fā)現(xiàn)為植物應(yīng)對堿性脅迫的分子機制的理解提供了新的視角。
文章中，利用Split-LUC 測定MdNAC104和MdSINA2的相互作用，使用了廣州博鷺騰生物科技有限公司的PlantView 植物活體成像系統(tǒng)進行成像及分析。
https://doi.org/10.1002/advs.202400930
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