苹果抗逆与品质改良创新团队揭示MdWRKY75调控苹果耐热性的分子机制

近日，我室苹果抗逆与品质改良创新团队马锋旺教授/李超课题组在植物学知名期刊《The Plant Cell》在线发表了题为“The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes”的研究论文，揭示了MdHSC70-MdWRKY75模块调控MdHsfs参与苹果耐热性的新机制。

苹果（Malus × domestica）是世界上最具经济价值的水果之一，对人类健康和促进我国北方农民增收、乡村振兴及生态环境改善等方面发挥重要作用。我国是世界上最大的苹果生产和消费国，但大多数苹果产区夏季高温，导致苹果生长发育不良，甚至造成减产，严重制约了苹果产业的发展。因此，挖掘和鉴定苹果耐热基因，探究苹果热胁迫的调控机制，能够为苹果耐热分子设计育种提供理论依据和基因资源，对全球气候变暖背景下苹果产业可持续发展具有重要意义。

在该研究中，作者首先发现MdWRKY75的表达受热胁迫诱导上调。随后，作者通过遗传转化技术获得了MdWRKY75过表达和干扰苹果植株，对转基因植株进行高温处理后发现，MdWRKY75正调节苹果耐热性（图1）。通过RNA-seq、DAP-seq以及RT-qPCR试验筛选到MdWRKY75在热胁迫下的5个潜在靶基因。EMSA、酵母单杂交、GUS和双荧光素酶试验证明MdWRKY75正调控热激转录因子MdHsf4、MdHsfB2a和MdHsfA1d的表达。通过瞬时转化技术证明这三个热激转录因子均正调节苹果耐热性。在MdWRKY75-Ri3的背景下对这三个MdHsfs进行过表达均能挽救其热敏感表型，说明MdWRKY75的耐热性是通过激活这三个热激转录因子的表达实现的。

随后，作者通过酵母双杂交筛库筛选到与MdWRKY75互作的热激蛋白MdHSC70。分别通过瞬时过表达和VIGS技术证明MdHSC70是苹果耐热性的负调节因子。GUS、双荧光素酶和EMSA试验证明MdHSC70通过与MdWRKY75互作并抑制其对MdHsfs的激活作用。在MdWRKY75-OE3的背景下分别对MdHSC70进行瞬时过表达和沉默后发现，过表达MdHSC70显著降低了MdWRKY75-OE3的耐热性，而沉默MdHSC70的植株耐热性与MdWRKY75-OE3无显著差异，表明MdHSC70的热敏表型是由MdWRKY75介导的。

综上所述，该研究明确了MdWRKY75通过激活MdHsfs的表达正调控苹果耐热性的生物学功能，阐明了MdHSC70与MdWRKY75互作并抑制其对MdHsfs调控的分子机制（图2）。研究结果丰富了苹果应对高温环境的分子调控网络，也为苹果的分子定向育种提供基因资源和理论基础。

马锋旺教授和李超教授为本文通讯作者，博士研究生张志军和硕士研究生杨超为论文共同第一作者。该研究得到国家苹果产业技术体系专项资金、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和陕西省苹果科技重大专项的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae171