植物活體成像系統助力揭示MdNAC104調控蘋果耐堿性的分子機制
近日，西北農林科技大學園藝學院蘋果抗逆與品質改良創新團隊李翠英副教授/馬鋒旺教授在揭示MdNAC104調控蘋果耐堿性的分子機制方面取得了新進展。相關研究成果已經發表在國際權威期刊《Advanced Science》（IF=14.3、一區期刊）上。
土壤鹽堿化是一個全球性的問題，嚴重危害植物的生長和發育，然而，許多研究者的關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濟價值和營養價值的果樹之一，其種植區也普遍面臨土壤堿化的問題，導致其生長和產量受到嚴重限制。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。然而，GABA在耐鹽和耐堿的分子調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錄組中發現了一個轉錄因子MdNAC104，它會使 GABA 水平有效降低，對蘋果的耐堿性產生負調控。而應用外源 GABA 后可以補償過表達的 MdNAC104 帶來的這種耐堿性負調控機制。進一步研究表明，MdNAC104 能與 GABA 生物合成基因 MdGAD1/3 以及 GABA 轉運基因 MdALMT13 的啟動子相結合，進而對這兩個基因產生抑制作用。其中MdGAD1/3 通過增加 GABA 的合成積極調節耐堿性，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。后續實驗發現，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節作用。
該研究揭示了在蘋果中存在 MdSINA2-MdNAC104-MdGAD1/3/MdALMT13模塊調控耐堿性和 GABA 平衡的過程，這些發現為植物應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 植物活體成像系統進行成像及分析。
https://doi.org/10.1002/advs.202400930
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