近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室管清美/徐記迪課題組在Plant Biotechnology Journal上發(fā)表了題為“Histone deacetylase MdHDA6 is an antagonist in regulation of transcription factor MdTCP15 to promote cold tolerance in apple”的研究論文，揭示了組蛋白去乙?；窶dHDA6在調(diào)控MdTCP15誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活或抑制中起拮抗作用，以正向調(diào)控蘋果耐寒性，揭示了MdHDA6-MdTCP15模塊調(diào)控蘋果響應(yīng)低溫脅迫的分子機(jī)制。

 

　　低溫對蘋果樹生長易造成嚴(yán)重威脅，特別在開花期間影響其坐果率，果實(shí)生產(chǎn)力造成巨大損失。因此，揭示蘋果植物響應(yīng)低溫脅迫的分子機(jī)制使我們能夠利用調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行作物改良。

 

　　為探究 MdHDA6 在蘋果低溫脅迫下的調(diào)控作用，本研究獲得了MdHDA6過表達(dá)（ MdHDA6 -OE）和RNA干擾（ MdHDA6 -RNAi）蘋果轉(zhuǎn)基因系，并進(jìn)行低溫處理。結(jié)果顯示 MdHDA6 -OE植株表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗寒性，而沉默株系則更敏感。眾所周知，組蛋白去乙?；梢允站o染色質(zhì)結(jié)構(gòu)并最終抑制基因表達(dá)。因此作者選擇了四個(gè)低溫負(fù)調(diào)控因子（ PRR5 ， NAC029 ， ABI1 和 PIF3 ），并通過ChIP-qPCR以驗(yàn)證其H3ac水平，發(fā)現(xiàn)MdHDA6促進(jìn)低溫相關(guān)基因的組蛋白去乙?；?，并抑制其表達(dá)，正向調(diào)控蘋果的抗寒性。

 

　　MdHDA6是一種催化酶，不具有結(jié)合下游基因的能力。有研究報(bào)道HDAs可以直接與轉(zhuǎn)錄因子（TFs）相互作用，并依靠轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合能力靶向下游基因。隨后，研究發(fā)現(xiàn)MdHDA6與轉(zhuǎn)錄因子MdTCP15相互作用，并促進(jìn)MdTCP15上的組蛋白去乙酰化并抑制其表達(dá)。因此，探索MdTCP15在蘋果對冷脅迫反應(yīng)中的調(diào)節(jié)作用，過表達(dá) MdTCP15 降低了蘋果的耐寒性。相比之下， MdTCP15 -RNAi株系在低溫處理下與GL-3植物相比顯示出更強(qiáng)的耐寒性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，MdTCP15可以激活低溫負(fù)調(diào)控因子表達(dá)，并抑制低溫正調(diào)控因子，從而負(fù)向調(diào)節(jié)蘋果的耐寒性。由于MdTCP15是一種轉(zhuǎn)錄因子，因此可以直接與下游靶基因結(jié)合，對其靶基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)控。通過ChIP-qPCR和EMSA驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)MdTCP15與MdABI1和MdCOR47啟動(dòng)子結(jié)合，Dual-luc實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明MdTCP15可以激活MdABI1的表達(dá)，抑制MdCOR47的表達(dá)，然而共同表達(dá)MdHDA6和MdTCP15后發(fā)現(xiàn)，MdHDA6通過直接與MdTCP15相互作用來抑制MdTCP15對靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

 

　　綜上，MdHDA6-MdTCP15模塊對蘋果低溫相關(guān)基因的新調(diào)節(jié)機(jī)制：（1）MdTCP15 依靠其DNA結(jié)合能力，MdTCP15招募MdHDA6至靶基因 MdABI1，使MdHDA6對MdABI1基因組區(qū)域進(jìn)行組蛋白去乙?；种破浔磉_(dá)，增強(qiáng)耐寒性；（2）MdHDA6的參與抑制了MdTCP15對冷低溫負(fù)調(diào)控因子 MdABI1 的激活，從而增強(qiáng)了耐寒性；（3）MdHDA6的參與抑制了MdTCP15對MdCOR4表達(dá)的抑制，這對蘋果耐寒性有積極調(diào)控作用。

 

　　徐記迪副教授為論文的通訊作者，碩士生郭美苗為論文第一作者，該項(xiàng)目得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省重大科技專項(xiàng)、陜西省人才引進(jìn)專項(xiàng)的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.14128