果树逆境生物学团队揭示类泛素蛋白MdRAD23D1调控苹果抗旱性的分子机理

近日，果树逆境生物学团队在植物学知名期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“The ubiquitin-binding protein MdRAD23D1 mediates drought response by regulating degradation of the proline-rich protein MdPRP6 in apple (Malus domestica)”的研究论文。该研究揭示了苹果类泛素蛋白MdRAD23D1促进降解脯氨酸富集蛋白MdPRP6、参与响应干旱胁迫的分子机理。

黄土高原是我国最大的苹果产区，但该地区降水量少且年周期内分布不均，干旱胁迫严重影响了苹果生长发育。真核细胞中的泛素化蛋白降解机制精准调控着各类蛋白丰度，参与植物的生长发育调控和胁迫响应。RAD23（RADIATION SENSITIVE23）蛋白是泛素-26S蛋白酶体系统（UPS）中必不可少的一类转运蛋白，这类蛋白在植物生长发育中的功能备受关注，但其在植物响应干旱等逆境中的功能鲜有报道。

该研究发现，苹果类泛素蛋白MdRAD23D1同样在UPS中具有转运功能。干旱胁迫和ABA处理均能诱导MdRAD23D1的表达，该基因正调控苹果抗旱。通过文库筛选，获得其互作蛋白脯氨酸富集蛋白MdPRP6，并通过多种蛋白互作技术验证了二者间的互作。MdRAD23D1与MdPRP6互作将导致后者被26S蛋白酶体降解，并且干旱加速了这一过程。MdPRP6主要在维管组织中表达，抑制MdPRP6的表达可增强转基因苹果植株的抗旱性。后续研究发现，MdPRP6干扰株系的抗旱性强主要是由于游离脯氨酸的积累多，外源添加脯氨酸或抑制脯氨酸将改变转基因材料的抗旱性，并且脯氨酸同样介导了MdRAD23D1的抗旱反应。进一步研究发现，MdPRP6可能通过P5CS途径影响脯氨酸的合成积累，MdPRP6也可能因为其降解而提高胞内游离脯氨酸水平（图1）。

图1 ‘MdRAD23D1-MdPRP6’调控苹果干旱胁迫的可能机制

马锋旺教授和李明军教授为论文的通讯作者，博士研究生张晓丽和龚小庆副教授为共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基础研究经费、国家苹果产业技术体系以及陕西省重点科技专项资金的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14057