【科研新进展】（21）苹果逆境生物学团队揭示自噬在提高苹果抗旱中的重要机制

近日，植物科学TOP期刊Plant Biotechnology Journal（IF=7.443）在线发表了我校园艺学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室苹果逆境生物学团队的论文 “Improvement of drought tolerance by overexpressing MdATG18a is mediated by modified antioxidant system and activated autophagy in transgenic apple”。孙逊博士生和王平博士为论文共同第一作者，马锋旺教授为通讯作者。该研究通过在苹果中过表达自噬重要基因ATG18a，提高了干旱条件下植株抗氧化系统活性和自噬活性，从而显著降低了转基因苹果植株在干旱条件下氧化蛋白含量，缓解了干旱胁迫对苹果植株的伤害，为苹果抗旱研究和分子育种提供了理论基础。

自噬是在真核生物中高度保守的过程，它能够将受损伤的细胞器、有害蛋白和冗余蛋白运输到液泡中降解。模式植物拟南芥的研究已证实自噬相关基因ATG18在自噬发生过程中是必需的。作者团队前期研究发现苹果自噬相关基因ATG18a能够被各种逆境诱导，但其在逆境下的具体功能尚不清楚。本研究获得了两个过表达ATG18a苹果株系，分析发现在干旱胁迫下过表达ATG18a植株通过提高植株抗氧化系统和自噬活性而显著提高过表达苹果植株的抗旱性。转基因苹果植株显著维持了在干旱下的光合作用能力，同时过表达ATG18a基因能够提高植株体内的酶和非酶抗氧化系统活性且显著降低了干旱条件下转基因苹果植株中的非可溶性蛋白和可溶性蛋白中氧化蛋白的含量。通过实时定量分析发现，与野生型相比，转基因苹果植株在干旱条件下其他9个自噬相关基因的表达也明显上调。超微结构观察证实，干旱条件下转基因植株中自噬体数目增加，表明转基因植株的自噬活性得到增强。这些结果表明过表达苹果自噬相关基因ATG18a基因能显著提高植物抗氧化系统和自噬活性从而降低植株在干旱条件下氧化蛋白的产生，从而提高苹果的抗旱性。

该研究得到国家自然科学基金重点项目和青年项目的资助。

原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12794/full

杨远远 终审：闫祖书