【科研新进展】（54）苹果逆境生物学团队揭示自噬在提高苹果抗低氮胁迫中的调控机制

近日，中科院生物学一区和TOP期刊Plant Cell and Environment（IF=6.173）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 “MdATG18a overexpression improves tolerance to nitrogen deficiency and regulates anthocyanin accumulation through increased autophagy in transgenic apple”，博士生孙逊为该论文第一作者，马锋旺教授为通讯作者。该工作阐明了苹果MdATG18a基因在低氮胁迫下能够增强植株抗性并且通过降解淀粉提高可溶性糖含量来改善花青苷含量。

自噬被认为在细胞寿命调节和通过降解细胞冗余或受损的细胞器来重新利用营养物质过程中起到关键作用，但是自噬调控低氮条件下花青苷积累的机制仍不清楚。作者前期研究发现苹果自噬相关基因MdATG18a能够转录响应低氮胁迫，并且在苹果中过表达能够增强植株的抗旱性。在本研究中，作者探究了MdATG18a响应低氮胁迫下的生物学功能。研究发现，苹果中过表达MdATG18a能够显著提高植株对低氮胁迫的抗性和花青苷的积累。转基因苹果植株的花青苷的积累是由于过表达MdATG18a上调了黄酮类物质合成和调控基因的表达及可溶性糖含量来实现的。过表达MdATG18a增强了转基因苹果植株中淀粉的降解并且伴随着淀粉酶以及可溶性糖合成相关基因表达的上调。此外，MdATG18a通过上调硝酸还原酶和高亲和性硝酸盐转运蛋白基因的表达来提高转基因植株对硝酸盐的吸收与同化能力。低氮胁迫下，过表达MdATG18a提高了其他一些重要自噬基因的表达和自噬体的形成。这说明，过表达MdATG18a通过增强自噬活性来提高花青苷的积累并增强苹果植株对低氮胁迫的抗性。

该研究得到国家自然科学基金和国家苹果产业技术体系的资助。

原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13110/epdf

张晴 终审：薛建鹏