近日，西北農林科技大學蘋果抗逆與品質改良創(chuàng)新團隊馬鋒旺教授/李超課題組在蘋果抗逆基因發(fā)掘研究方面取得了新進展。相關研究成果已發(fā)表在國際知名期刊《The Plant Cell》（IF=10、一區(qū)top期刊）上。

一直以來，中國的蘋果栽培面積和產量均居世界首位，但隨著全球氣候變暖，植物經(jīng)常面臨超出其最適生長溫度的環(huán)境。蘋果在生長期間遇到極端高溫或者持續(xù)高溫干旱都會對產量及經(jīng)濟價值造成嚴重影響。因此，深入研究蘋果對高溫的響應機制和耐熱性基因對于應對全球氣候變暖背景下蘋果產業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

WRKY家族是植物中最大的轉錄因子(TF)家族之一。它以其保守的WRKYGQK結構域命名，其成員通過結合雙鏈DNA中的w -box參與調控過程。WRKY基因的轉錄水平隨著外界溫度的升高而升高，WRKY蛋白也可以與鈣調素相互作用，影響編碼磷脂酶、呼吸爆發(fā)氧化酶同源蛋白D和熱休克蛋白(HSPs)。因此，WRKY蛋白在植物熱應激反應中起著至關重要的作用。然而，關于WRKY TFs參與熱脅迫反應的研究主要集中在草本植物上，在薔薇科果樹上的報道很少。此外，WRKY蛋白是否參與植物熱信號感知，以及它們如何與其他轉錄因子協(xié)同調節(jié)熱脅迫反應尚不清楚。

在該研究中，研究人員確定了WRKY轉錄因子MdWRKY75，這是一個被認為與植物衰老和真菌抗性有關的正調控因子。然而，它在熱應激下的功能以前尚不清楚。隨后，研究人員通過過表達或沉默MdWRKY75產生了轉基因蘋果植株。通過對轉基因蘋果植株進行高溫脅迫，探索MdWRKY75在高溫脅迫下的功能。研究人員鑒定了MdWRKY75的靶基因和相互作用蛋白，以探索熱應激反應的分子機制。這些結果不僅為蘋果的熱感知提供了理論依據(jù)，而且為保證蘋果果實的安全性和提高產量提供了重要的前提條件。此外，植物可以通過這些分子機制形成熱記憶來響應熱，這對于修復受損蛋白質、提高耐熱性、應對全球變暖和生存至關重要。

文章中，作者使用廣州博鷺騰生物科技有限公司PlantView植物活體成像系統(tǒng)對愈傷組織和葉片進行了生物發(fā)光成像。由圖1可知，MdWRKY75激活了MdHsf4的表達。圖2佐證了MdWRKY75和MdHSC70相互作用。最后，圖3證明了MdHSC70抑制MdWRKY75在MdHsfs上的結合活性。
 

圖1 (G)雙熒光素酶檢測報告載體和效應載體示意圖
(H-L) MdWRKY75與MdHsf4 (H)、MdHsfA2 (I)、MdHsfB2a (J)、MdHsfA3 (K)和MdHsfA1d (L)啟動子相互作用的熒光素酶和相對LUC/REN活性圖像
 

圖2 Split-LUC分析表明MdWRKY75和MdHSC70之間存在相互作用
 

圖3 (D-F)雙熒光素酶實驗表明，MdHSC70抑制MdWRKY75對MdHsf4 (D)、MdHsfB2a (E)和MdHsfA1d (F)啟動子的激活
 

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae171