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    西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院管清美教授和馬鋒旺教授團(tuán)隊(duì)在《Developmental Cell》刊發(fā)蘋果葉片表皮蠟質(zhì)沉積調(diào)控機(jī)制的最新研究成果

    放大字體  縮小字體 時(shí)間:2025-02-07 13:19 來源:西北農(nóng)林科技大學(xué) 原文:
    核心提示:2024年12月24日,西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院管清美教授和馬鋒旺教授團(tuán)隊(duì)《D eve lopmental Cell 》上發(fā)表題為“Natural variation in an HD-ZIP factor identifies its role in controlling apple leaf cuticular wax deposition”的研究論文,揭示了蘋果葉片表皮蠟質(zhì)沉積的調(diào)控機(jī)制。植物表皮蠟質(zhì)是環(huán)境與植物之間的主要界面。
      2024年12月24日,西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院管清美教授和馬鋒旺教授團(tuán)隊(duì)《D eve lopmental Cell 》上發(fā)表題為“Natural variation in an HD-ZIP factor identifies its role in controlling apple leaf cuticular wax deposition”的研究論文,揭示了蘋果葉片表皮蠟質(zhì)沉積的調(diào)控機(jī)制。植物表皮蠟質(zhì)是環(huán)境與植物之間的主要界面。園藝學(xué)院博士生曹富國(guó)(已畢業(yè))和碩士生錢謙為共同第一作者。園藝學(xué)院管清美教授和馬鋒旺教授為共同通訊作者。
     
      表皮蠟質(zhì)廣泛存在于莖、葉、花和果實(shí)等組織,在植物表面具有晶體結(jié)構(gòu),并隨著植物的年齡、環(huán)境和發(fā)育期而變化,因此在植物生長(zhǎng)、發(fā)育和抗逆性中起著至關(guān)重要的作用。表皮蠟質(zhì)可以阻止植物葉片的非氣孔性水分散失,防止植物與病原體和紫外線輻射的直接接觸。
     
      通過全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS),該研究鑒定出調(diào)控蘋果葉片表皮蠟質(zhì)的基因 MdHDG5 。 HDG5 啟動(dòng)子上的A-to-G單核苷酸多態(tài)性(SNP)與 HDG5 的表達(dá)水平和二十六烷醇含量(葉片表皮蠟質(zhì)的一種成分)有關(guān)。
     
      進(jìn)一步研究表明,在蠟質(zhì)含量較低的蘋果種質(zhì)中, HDG5 啟動(dòng)子中的G型SNP為MYB62提供了結(jié)合位點(diǎn),從而抑制了 HDG5 的轉(zhuǎn)錄;同時(shí),MIEL1、PIAL2和HDG5能夠形成復(fù)合體,其中PIAL2通過促進(jìn)HDG5的SUMO化水平增強(qiáng)其蛋白穩(wěn)定性,而高轉(zhuǎn)錄水平的MIEL1則通過泛素化途徑使PIAL2和HDG5的降解較多。這兩種調(diào)控作用(轉(zhuǎn)錄調(diào)控和翻譯后調(diào)控)共同導(dǎo)致了較低的HDG5蛋白水平,從而使葉片表皮蠟質(zhì)沉積較少,水分散失速率較快。相反,在蠟質(zhì)含量較高的種質(zhì)中, HDG5 啟動(dòng)子的A型SNP阻止了MYB62的結(jié)合,從而提高了 HDG5 的表達(dá)水平;此外,低轉(zhuǎn)錄水平的MIEL1減少了HDG5和PIAL2的降解,導(dǎo)致HDG5和PIAL2的蛋白水平增加,同時(shí)更多的PIAL2穩(wěn)定了HDG5蛋白。這兩種調(diào)控作用共同導(dǎo)致了較高的HDG5蛋白水平,進(jìn)而促進(jìn)了葉片表皮蠟質(zhì)的沉積,有效防止了水分散失。本研究為蘋果葉片表皮蠟質(zhì)含量的自然變化提供了重要的遺傳見解,并揭示了植物通過復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制來適應(yīng)環(huán)境脅迫,其中蠟質(zhì)在維持水分平衡方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
     
      該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(32172530、32325045、32202459)、陜西省科技專項(xiàng)(2020zdzx03-01-02)、新疆蘋果研究體系(XJLGCYJSTX04-2024)和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2024DA010)的聯(lián)合資助。
     
      原文鏈接:https://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(24)00723-8
    日期:2025-02-07
     
     行業(yè): 果蔬
     標(biāo)簽: 蘋果
     科普: 蘋果
     
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