西北農(nóng)林科技大學園藝學院馬鋒旺教授團隊揭示類泛素蛋白MdRAD23D1調(diào)控蘋果抗旱性的分子機理

　　近日，植物學知名期刊Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學園藝學院馬鋒旺教授團隊題為“The ubiquitin-binding protein MdRAD23D1 mediates drought response by regulating degradation of the proline-rich protein MdPRP6 in apple （Malus domestica）”的研究論文。該研究揭示了蘋果類泛素蛋白MdRAD23D1促進降解脯氨酸富集蛋白MdPRP6、參與響應干旱脅迫的分子機理。

 

　　黃土高原是我國最大的蘋果產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)降水量少且年周期內(nèi)分布不均，干旱脅迫嚴重影響了蘋果生長發(fā)育。真核細胞中的泛素化蛋白降解機制精準調(diào)控著各類蛋白豐度，參與植物的生長發(fā)育調(diào)控和脅迫響應。RAD23（RADIATION SENSITIVE23）蛋白是泛素-26S蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）中必不可少的一類轉(zhuǎn)運蛋白，這類蛋白在植物生長發(fā)育中的功能備受關(guān)注，但其在植物響應干旱等逆境中的功能鮮有報道。

 

　　該研究發(fā)現(xiàn)，蘋果類泛素蛋白MdRAD23D1同樣在UPS中具有轉(zhuǎn)運功能。干旱脅迫和ABA處理均能誘導MdRAD23D1的表達，該基因正調(diào)控蘋果抗旱。通過文庫篩選，獲得其互作蛋白脯氨酸富集蛋白MdPRP6，并通過多種蛋白互作技術(shù)驗證了二者間的互作。MdRAD23D1與MdPRP6互作將導致后者被26S蛋白酶體降解，并且干旱加速了這一過程。MdPRP6主要在維管組織中表達，抑制MdPRP6的表達可增強轉(zhuǎn)基因蘋果植株的抗旱性。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，MdPRP6干擾株系的抗旱性強主要是由于游離脯氨酸的積累多，外源添加脯氨酸或抑制脯氨酸將改變轉(zhuǎn)基因材料的抗旱性，并且脯氨酸同樣介導了MdRAD23D1的抗旱反應。進一步研究發(fā)現(xiàn)，MdPRP6可能通過P5CS途徑影響脯氨酸的合成積累，MdPRP6也可能因為其降解而提高胞內(nèi)游離脯氨酸水平。

 

　　園藝學院馬鋒旺教授和李明軍教授為論文的通訊作者，博士研究生張曉麗和龔小慶副教授為共同第一作者。園藝科學研究中心為本研究提供了部分實驗技術(shù)支持，該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中央高?；A(chǔ)研究經(jīng)費、國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以及陜西省重點科技專項資金的資助。

 

　　原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14057