近日，我院蘋果抗逆與品質(zhì)改良創(chuàng)新團(tuán)隊馬鋒旺教授/劉長海教授課題組在New Phytologist上發(fā)表了題為“LysM receptor-like kinase MdLYK3 destabilizes the ABA receptors PYR/PYLs to suppress ABA signaling in apple” 的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)蘋果中的LysM受體激酶MdLYK3能夠直接與植物激素脫落酸（ABA）的多種受體結(jié)合并將其磷酸化，磷酸化后的ABA受體會經(jīng)泛素-蛋白酶體途徑降解，從而負(fù)向調(diào)控蘋果的抗旱能力。有趣的是，蘋果中存在一種“雙重保險”機(jī)制：當(dāng)干旱來臨，ABA大量積累時，高濃度的ABA會削弱 MdLYK3與ABA受體之間的相互作用，保護(hù)其受體不被過度降解，從而確保抗旱信號通路得以持續(xù)、有效地運(yùn)行。
ABA是調(diào)控植物響應(yīng)干旱、鹽堿等逆境反應(yīng)的“總指揮”。當(dāng)植株感知水分脅迫時，體內(nèi)ABA水平迅速上升，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)，最終誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉以減少水分蒸騰，并激活大量逆境相關(guān)基因的表達(dá)。在這一過程中，ABA受體（如PYR/PYL家族蛋白）作為啟動防御程序的關(guān)鍵“開關(guān)”，發(fā)揮著核心作用。而LysM類受體激酶（LYKs）長期以來被認(rèn)為是植物的“免疫哨兵”，其主要功能是識別病原真菌細(xì)胞壁組分，從而激活免疫反應(yīng)。
該研究清晰地揭示了一個經(jīng)典的免疫感知元件如何參與到ABA介導(dǎo)的非生物脅迫適應(yīng)過程中，將其角色從單一的“抗病衛(wèi)士”擴(kuò)展為協(xié)調(diào)多種環(huán)境脅迫響應(yīng)的“多功能調(diào)節(jié)器”，為理解植物復(fù)雜的環(huán)境適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)提供了新視角。在應(yīng)用層面，敲低MdLYK3基因的蘋果植株表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗旱性和ABA敏感性，且生長未受明顯影響。通過基因編輯等技術(shù)精細(xì)調(diào)控該基因的表達(dá)或功能，有望在不影響植株健康的前提下，培育出節(jié)水抗旱能力更強(qiáng)的新品種。
蘋果中LYK3-PYLs模塊在ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中作用機(jī)制的理論模型
我院已畢業(yè)博士生裴婷婷、在讀博士生戰(zhàn)明慧、博士后車潤民為該論文共同第一作者，馬鋒旺教授和劉長海教授為通訊作者。該研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2024YFD1200502）、國家自然科學(xué)基金（32172529, 32402538）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（蘋果）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（CARS-27）、陜西省重大科技專項（2020zdzx03-01-01）、中國博士后科學(xué)基金（2023M742866）以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金（2452023067）的資助。西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝科學(xué)研究中心、生命科學(xué)研究核心服務(wù)平臺、植物保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新平臺、作物抗逆與高效生產(chǎn)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本研究提供了技術(shù)支持。
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70934
