MdHSC70-MdWRKY75模块通过调节热休克因子基因的表达介导苹果耐热性

近日，西北农林科技大学苹果抗逆与品质改良创新团队马锋旺教授/李超课题组在苹果抗逆基因发掘研究方面取得了新进展。相关研究成果已发表在国际知名期刊《The Plant Cell》（IF=10、一区top期刊）上。

一直以来，中国的苹果栽培面积和产量均居世界首位，但随着全球气候变暖，植物经常面临超出其最适生长温度的环境。苹果在生长期间遇到极端高温或者持续高温干旱都会对产量及经济价值造成严重影响。因此，深入研究苹果对高温的响应机制和耐热性基因对于应对全球气候变暖背景下苹果产业可持续发展具有重要意义。

WRKY家族是植物中最大的转录因子(TF)家族之一。它以其保守的WRKYGQK结构域命名，其成员通过结合双链DNA中的w -box参与调控过程。WRKY基因的转录水平随着外界温度的升高而升高，WRKY蛋白也可以与钙调素相互作用，影响编码磷脂酶、呼吸爆发氧化酶同源蛋白D和热休克蛋白(HSPs)。因此，WRKY蛋白在植物热应激反应中起着至关重要的作用。然而，关于WRKY TFs参与热胁迫反应的研究主要集中在草本植物上，在蔷薇科果树上的报道很少。此外，WRKY蛋白是否参与植物热信号感知，以及它们如何与其他转录因子协同调节热胁迫反应尚不清楚。

在该研究中，研究人员确定了WRKY转录因子MdWRKY75，这是一个被认为与植物衰老和真菌抗性有关的正调控因子。然而，它在热应激下的功能以前尚不清楚。随后，研究人员通过过表达或沉默MdWRKY75产生了转基因苹果植株。通过对转基因苹果植株进行高温胁迫，探索MdWRKY75在高温胁迫下的功能。研究人员鉴定了MdWRKY75的靶基因和相互作用蛋白，以探索热应激反应的分子机制。这些结果不仅为苹果的热感知提供了理论依据，而且为保证苹果果实的安全性和提高产量提供了重要的前提条件。此外，植物可以通过这些分子机制形成热记忆来响应热，这对于修复受损蛋白质、提高耐热性、应对全球变暖和生存至关重要。

文章中，作者使用广州博鹭腾生物科技有限公司PlantView植物活体成像系统对愈伤组织和叶片进行了生物发光成像。由图1可知，MdWRKY75激活了MdHsf4的表达。图2佐证了MdWRKY75和MdHSC70相互作用。最后，图3证明了MdHSC70抑制MdWRKY75在MdHsfs上的结合活性。
 

图1 (G)双荧光素酶检测报告载体和效应载体示意图
(H-L) MdWRKY75与MdHsf4 (H)、MdHsfA2 (I)、MdHsfB2a (J)、MdHsfA3 (K)和MdHsfA1d (L)启动子相互作用的荧光素酶和相对LUC/REN活性图像
 

图2 Split-LUC分析表明MdWRKY75和MdHSC70之间存在相互作用
 

图3 (D-F)双荧光素酶实验表明，MdHSC70抑制MdWRKY75对MdHsf4 (D)、MdHsfB2a (E)和MdHsfA1d (F)启动子的激活
 

论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae171