西北农林科技大学在自噬提高苹果抗逆研究中取得新进展

近日,西北农林科技大学园艺学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室马锋旺教授研究组揭示在苹果中过表达自噬重要基因MdATG18a,提高了转基因苹果植株的自噬活性,从而增强了苹果对氮缺乏的耐受性以及促进了花色素苷的积累。研究结果于2017年12月5日在线发表于《Plant, Cell & Environment》。

西北农林科技大学在自噬提高苹果抗逆研究中取得新进展

氮素是影响植物生长发育的重要元素。在氮缺乏条件下,氮素循环与再利用对作物产量和质量具有较大影响。自噬是一个重要的营养循环过程,有利于饥饿条件下的营养再利用。该课题组前期研究发现苹果自噬相关基因MdATG18a可正调控苹果的耐旱性。在该项研究中,作者探讨了MdATG18a对低氮响应的生物学作用。过表达MdATG18a增强了拟南芥和苹果对氮缺乏的耐受性,同时花色素苷积累也有大幅增加。转基因苹果中花色素苷含量的增加可能是类黄酮生物合成与调控基因(MdCHI、MdCHS、MdANS、MdPAL、MdUFGT和MdMYB1)的上调表达及较高浓度的可溶性糖所致。过表达MdATG18a可使淀粉酶基因(MdAM1)上调表达,从而增强了淀粉降解;以及上调糖代谢相关基因(MdSS1、MdHXKs、MdFK1和MdNINVs)的表达。此外,MdATG18a通过上调硝酸还原酶基因MdNIA2及三种高亲和性的硝酸盐转运蛋白基因MdNRT2.1/2.4/2.5,从而参与硝酸盐的吸收和同化。氮缺乏条件下,过表达MdATG18a也提高了其它MdATG基因的表达水平和自噬体的形成。总结而言,过表达自噬基因MdATG18a提高了转基因苹果植株的自噬活性,从而增强了苹果对氮缺乏的耐受性以及促进了花色素苷的生物合成。

旱区作物逆境生物学国家重点实验室马锋旺教授与王平博士为该论文的通讯作者。

西北农林科技大学在自噬提高苹果抗逆研究中取得新进展

Fig. 2 MdATG18a overexpression enhances tolerance to N-depletion in transgenic apple.

西北农林科技大学在自噬提高苹果抗逆研究中取得新进展

Fig. 7 Visualizing accumulation of autophagosomes under N-depletion by TEM.

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据