肉番

近日，肉番 苹果逆境生物学与简约栽培技术团队在国际著名期刊Plant Physiology（中科院一区Top）发表了题为“MhNF-YC6 and MhCOL4 synergistically promote abscisic acidbiosynthesis to combat drought stress in apple”研究论文。该研究揭示MhNF-YC6-MhCOL4新型转录调控模块，通过协同激活ABA关键合成基因，大幅提升苹果抗旱能力，完善了ABA合成调控网络，为苹果抗旱遗传改良提供了关键靶点和理论依据。

该研究从干旱胁迫下平邑甜茶转录组数据中筛选得到NF-Y转录因子MhNF-YC6，qRT-PCR检测结果显示，该基因能够显著被干旱、高盐以及外源ABA诱导上调表达。为全面验证该基因的抗旱功能，研究同步构建了苹果过表达株系、RNA干扰沉默株系，同时开展苹果愈伤组织胁迫试验与番茄异源转化验证，表明MhNF-YC6在苹果耐旱性中起正调控作用（图1）。

图1 MhNF-YC6正向调控苹果的抗旱性

为了解MhNF-YC6调控抗旱的内在通路，研究将目光聚焦于ABA合成代谢通路中的ABA合成酶NCED3与AAO3，是干旱诱导内源ABA积累的核心功能基因。干旱处理后的基因表达检测发现，MhNF-YC6过表达植株中MhNCED3和MhAAO3的转录水平显著提升，植株内源ABA含量同步升高，而基因沉默株系中两个合成基因表达下调，内源ABA储备随之减少。Y1H、Dual-LUC、EMSA实验层层递进证实，MhNF-YC6能够特异性识别并结合MhNCED3和MhAAO3启动子区域的CCAAT顺式作用元件，直接激活两个关键合成基因的转录（图2）。研究人员进一步沉默苹果内源MhNCED3与MhAAO3，沉默植株内源ABA含量大幅下降，叶片离体失水速率显著上升，气孔无法正常闭合，面对干旱胁迫表现出极强的敏感表型，进一步说明MhNF-YC6激活ABA合成基因、提升内源ABA水平、增强苹果耐旱性的核心调控通路。

图2 MhNF-Y6 通过直接结合MhNCED3和MhAAO3启动子上调其表达

为进一步解析MhNF-YC6的精细调控网络，研究通过酵母双杂交文库筛选，锁定了CONSTANS-Like家族转录因子MhCOL4作为MhNF-YC6的互作蛋白，随后借助Y2H、BiFC、LCI、Co-IP进一步验证二者能够在细胞核内发生稳定互作。且过表达MhCOL4的苹果植株在干旱胁迫下活性氧积累更少、光合损伤更低，同样具备明显的抗旱正向调控作用，而当MhNF-YC6与MhCOL4共同存在时，二者呈现出显著的协同增效效应。Dual-LUC与GUS试验显示，共转两个基因时，MhNCED3、MhAAO3启动子的转录激活活性远高于仅表达MhNF-YC6的组；双转基因苹果植株的表型观测结果也印证了这一结论，相比单基因过表达株系，共表达植株干旱胁迫下内源ABA含量达到峰值，气孔开度显著缩小，光合系统受损程度最低，萎蔫症状最轻，抗旱能力实现提升（图3）。该研究揭示了MhNF-YC6-MhCOL4模型通过调节ABA通路调控苹果干旱的分子机制，为通过分子育种手段改良作物的耐旱性提供了新的潜在靶点。

图3 MhNF-YC6和MhCOL4互作促进ABA生物合成增强苹果耐旱性

基于这些发现，研究者提出了一种调控模型：MhNF-YC6与MhCOL4模块通过调节ABA的生物合成，精细调控ABA水平并增强抗旱能力（图4）。在遭遇干旱胁迫时，MhNF-YC6的表达被诱导，进而激活MhNCED3和MhAAO3的表达，从而提高苹果的抗旱性。值得注意的是，丰富的MhNF-YC6利用MhCOL4作为辅因子，增强了其对MhNCED3和MhAAO3的调控作用，促进ABA的积累，最终提升苹果的抗旱能力。

图4 MhNF-YC6和MhCOL4协同调控苹果抗旱性的作用机制模式图

肉番 与河北农业大学联合培养博士生高翔和宋春晖副教授为论文第一作者，白团辉教授，郑先波教授和张坤玺副教授为该论文通讯作者。河北农业大学梁博文教授提供了重要支持。本研究得到国家自然科学基金项目（32472674），河南自然科学基金重点项目（262300421266）和河南省现代农业产业技术体系（HARS-22-09-G3）的资助。

文章链接://doi.org/10.1093/plphys/kiag508