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(jī)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(tuán)隊(duì)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(jī)制方面取得了新進(jìn)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(gè)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(jī)制，對于提升植物的抗堿能力具有重要的研究價(jià)值。
蘋果作為全球最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營養(yǎng)價(jià)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(hào)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(jī)制中所扮演的角色仍然不甚明了，因此進(jìn)一步研究GABA的作用機(jī)制將為蘋果的耐堿性改良提供新的思路和方法。
在這項(xiàng)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(gè)轉(zhuǎn)錄因子MdNAC104，它會(huì)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(bǔ)償過表達(dá)的 MdNAC104 帶來的這種耐堿性負(fù)調(diào)控機(jī)制。進(jìn)一步研究表明，MdNAC104 能與 GABA 生物合成基因 MdGAD1/3 以及 GABA 轉(zhuǎn)運(yùn)基因 MdALMT13 的啟動(dòng)子相結(jié)合，進(jìn)而對這兩個(gè)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(jìn)行成像及分析。
https://doi.org/10.1002/advs.202400930
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