近日，園藝科學(xué)與工程學(xué)院胡大剛教授領(lǐng)銜的蘋果果實(shí)品質(zhì)形成與保持應(yīng)用團(tuán)隊(duì)在國際著名學(xué)術(shù)期刊《The Plant Journal》在線發(fā)表了題為“The BTB-BACK-TAZ domain protein MdBT2 reduces drought resistance by weakening the positive regulatory effect of MdHDZ27 on apple drought tolerance via ubiquitination”的研究論文。已畢業(yè)博士研究生張全艷（現(xiàn)就職于臨沂大學(xué)）、博士研究生馬昌寧和顧凱迪為論文共同第一作者，胡大剛教授和“山東省博士后人才創(chuàng)新計(jì)劃”支持者孫權(quán)博士后為共同通訊作者。

干旱脅迫是作物生長和產(chǎn)量面臨的主要挑戰(zhàn)之一。在不斷變化的氣候條件下，蘋果樹更加容易遭到干旱的脅迫，進(jìn)一步探究蘋果對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要。闡明蘋果對(duì)干旱脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制是提高果實(shí)品質(zhì)的基礎(chǔ)。

該研究基于BTB-BACK-TAZ蛋白MdBT2的轉(zhuǎn)基因蘋果植株，對(duì)MdBT2調(diào)節(jié)蘋果耐旱性進(jìn)行研究。測定發(fā)現(xiàn)，MdBT2負(fù)調(diào)控蘋果植株的耐旱性。進(jìn)一步以MdBT2蛋白為誘餌，利用酵母雙雜交篩庫實(shí)驗(yàn)，篩選獲得一個(gè)與MdBT2互作的HD-Zip家族轉(zhuǎn)錄因子MdHDZ27。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，超量表達(dá)MdHDZ27可以顯著促進(jìn)耐旱基因MdRD29A和MdRD29B表達(dá)，進(jìn)而提升轉(zhuǎn)基因植株的耐旱性。

圖1 MdHDZ27激活MdRD29A和MdRD29B表達(dá)

分子生化分析表明，MdHDZ27直接結(jié)合并激活MdRD29A和MdRD29B的啟動(dòng)子。此外，體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，MdBT2通過泛素/26S蛋白酶體途徑與MdHDZ27相互作用并使其泛素化。該泛素化修飾的發(fā)生，導(dǎo)致MdHDZ27的降解，并削弱MdHDZ27對(duì)MdRD29A和MdRD29B的轉(zhuǎn)錄激活作用。本研究進(jìn)一步利用一系列轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)，進(jìn)一步闡明MdBT2和MdHDZ27之間的作用關(guān)系及相互作用對(duì)蘋果植株抗旱性的影響。

基于上述揭示的分子調(diào)控機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了MdBT2-MdHDZ27模塊介導(dǎo)蘋果耐旱性的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為研發(fā)提升蘋果耐旱性的新技術(shù)、新方法和創(chuàng)制蘋果耐旱新種質(zhì)提供理論依據(jù)和有效靶位點(diǎn)。

圖2 MdBT2-MdHDZ27模塊調(diào)節(jié)蘋果耐旱性的分子模型

該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、面上基金、青年基金、博士后面上項(xiàng)目和山東省青年基金的資助和支持。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波