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Plant Journal︱中国农业大学孔瑾教授团队研究揭示苹果叶绿素代谢的转录调控机制

已有 657 次阅读 2021-9-3 22:39 |系统分类:科研笔记

文章同步发布于公众号: 植物科学SCI


2021年9月1日,中国农业大学园艺学院孔瑾教授团队在The Plant Journal 杂志发表了题为The MdMEK2-MdMPK6-MdWRKY17 pathway stabilizes chlorophyll levels by directly regulating MdSUFB in apple under drought stress 的研究论文。逆境胁迫严重降低了苹果产量,因此需要培育在中度干旱胁迫下高产的耐旱品种。本研究发现,水分亏缺激活的MdMEK2-MdMPK6 级联微调MdWRKY17-MdSUFB 途径,通过抑制叶绿素降解平衡中度干旱胁迫下苹果的植物存活和产量,这为干旱胁迫下高产苹果品种的分子育种奠定了基础。


干旱胁迫严重限制了苹果的植物生长和产量。为了培育在轻度或中度干旱胁迫下保持高产的耐缺水苹果品种,揭示苹果叶绿素代谢的转录调控机制具有重要意义。


为了探究这种机制,本研究首先创制了MdWRKY17过表达或RNA 干扰的转基因 “Gala3”苹果植株。MdWRKY17 编码一个由缺水显著诱导的转录因子。在中度干旱胁迫下,过表达转基因植物中,叶绿素含量和光合作用速率显著高于对照,而在RNA 干扰品系中,叶绿素含量和光合作用速率显著降低。体外和体内实验分析表明,MdWRKY17 直接调节MdSUFB的表达。MdSUFB 是组装Fe-S 簇的硫动员 (sulfur mobilization, SUF) 系统的关键组成部分,对于抑制叶绿素降解和稳定光合作用过程中的电子传递至关重要。因此, MdWRKY17 过表达的转基因苹果植物中叶绿素水平更高。缺水胁迫激活的MdMEK2-MdMPK6 级联通过在缺水应激下磷酸化MdWRKY17 来微调MdWRKY17-MdSUFB 通路。MdWRKY17-MdSUFB 调节途径的这种微调对于平衡轻度或中度干旱胁迫下的植物存活和产量损失(叶绿素降解和光合作用减少)很重要。体外和体内实验结果显示,MdMEK2-MdMPK6 的磷酸化激活了S-66 位点的 MdWRKY17-MdSUFB 通路(由LC-MS 鉴定)。

Proposed model of MdMEK2-MdMPK6-MdWRKY17-MdSUFB pathway-mediated stabilization of chlorophyll content in apple under drought stress.


综上,本研究结果表明,MdMEK2-MdMPK6-MdWRKY17-MdSUFB 通路在中等干旱胁迫下稳定叶绿素水平,这可以促进在干旱胁迫下保持高产苹果品种的育种。


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15480




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