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(chuàng)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(fā)表在國際權威期刊《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，嚴重危害植物的生長和發(fā)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(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(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(fā)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(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，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(jié)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(fā)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
