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客户文章 | DAP-seq技术助力揭示MdWRKY75调控苹果耐热性的分子机制

更新时间:2024-07-04   点击次数:120次

2024612日,西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室/园艺学院苹果抗逆与品质改良创新团队马锋旺教授/李超课题组在植物学期刊The Plant Cell(影响因子10)在线发表了题为The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes"的研究论文,揭示了MdHSC70-MdWRKY75模块调控MdHsfs参与苹果耐热性的新机制。

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苹果(Malus × domestica)是世界上具有经济价值的水果之一,对人类健康和促进我国北方农民增收、乡村振兴及生态环境改善等方面发挥重要作用。我国是苹果生产和消费国,但大多数苹果产区夏季高温,导致苹果生长发育不良,严重制约了苹果产业的优质高效发展。因此,挖掘和鉴定苹果耐热基因,探究苹果热胁迫的调控机制,能够为苹果耐热分子设计育种提供理论依据和基因资源,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。

在该研究中,作者首先发现MdWRKY75的表达受热胁迫诱导上调。随后,作者通过遗传转化技术获得了MdWRKY75过表达和干扰苹果植株,对转基因植株进行高温处理后发现,MdWRKY75正调节苹果耐热性(图1)。

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1 MdWRKY75正调控苹果耐热性

 

通过RNA-seqDAP-seq(图2)以及RT-qPCR试验筛选到MdWRKY75在热胁迫下的5个潜在靶基因EMSA、酵母单杂交、GUS和双荧光素酶试验证明MdWRKY75正调控热激转录因子MdHsf4MdHsfB2aMdHsfA1d的表达。通过瞬时转化技术证明这三个热激转录因子均正调节苹果耐热性。在MdWRKY75-Ri3的背景下对这三个MdHsfs进行过表达均能挽救其热敏感表型,说明MdWRKY75的耐热性是通过激活这三个热激转录因子的表达实现的。

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2 DAP-seq鉴定了MdWRKY75在全基因组上的结合情况及识别位点

 

随后,作者通过酵母双杂交筛库筛选到与MdWRKY75互作的热激蛋白MdHSC70。分别通过瞬时过表达和VIGS技术证明MdHSC70是苹果耐热性的负调节因子。GUS、双荧光素酶和EMSA试验证明MdHSC70通过与MdWRKY75互作并抑制其对MdHsfs的激活作用。在MdWRKY75-OE3的背景下分别对MdHSC70进行瞬时过表达和沉默后发现,过表达MdHSC70显著降低了MdWRKY75-OE3的耐热性,而沉默MdHSC70的植株耐热性与MdWRKY75-OE3无显著差异,表明MdHSC70的热敏表型是由MdWRKY75介导的。

综上所述,该研究明确了MdWRKY75通过激活MdHsfs的表达正调控苹果耐热性的生物学功能,阐明了MdHSC70MdWRKY75互作并抑制其对MdHsfs调控的分子机制(图3)。研究结果丰富了苹果应对高温环境的分子调控网络,也为苹果的分子定向育种提供基因资源和理论基础。


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3 MdHSC70-MdWRKY75-MdHsfs模块调节苹果耐热性的分子机制