文献解读：山梨醇通过赤霉素信号介导苹果植株生长策略年龄依赖性变化
2024-10-09 来源:本站 点击次数:1168
近日，西北农林科技大学园艺学院李超团队在阐明苹果植株生长时山梨醇所介导的分子机制方面取得了新进展。相关研究成果已经发表在国际权威期刊《Horticulture Research》（IF=7.6、一区期刊）上。
许多多年生木本植物在开花期之前会经历漫长的幼年期，从幼年到成年期的过渡，称为营养期变化，这一过程受到各种内源因素的调节，如植物年龄、糖分和植物激素。然而，在这个过渡期间，关于年龄变化的调节机制仍不清楚。
对此，研究团队先对苹果树营养期变化中形态和叶片的生理变化进行了研究。他们发现，该时期植株从快速生长转向缓慢增长，同时该时期的光合作用也相应降低。此外，植物激素ABA、IAA和ACC的含量在该时期逐渐增加，表明它们在苹果从幼年到成年期的过渡中发挥了重要作用。相反，赤霉素GA3含量逐渐降低。研究团队进一步测量了植株内的糖分和氨基酸，发现蔗糖和山梨醇的含量逐渐增加，这提示它们在这一过程中的积极作用。同时，通过RNA序列分析，研究团队确定了从幼年到成年期转变中起关键作用的酶——山梨醇脱氢酶MdSDH1，一种山梨醇分解代谢的关键酶。因此研究团队假设MdSDH1可能是控制苹果从快速增长转变到缓慢增长的主调节器。此外，施用外源性山梨醇显著降低了植株的高度和节间长度，表明山梨醇的积累显著抑制了苹果植物的生长。研究团队还发现，沉默MdSDH1会抑制苹果植物的生长。在沉默MdSDH1的植株中，GA3的含量显著低于未沉默的对照组，说明MdSDH1沉默降低了GA3含量，从而抑制了苹果的生长。
之后，研究团队通过RNA序列识别，发现MdSDH1的转录抑制剂MdSPL1和MdWRKY24。蛋白表达分析表明，MdSPL1和MdWRKY24通过抑制MdSDH1表达促进山梨醇的积累，而山梨醇反过来也会通过MdSPL1和MdWRKY24抑制MdGASA1表达。
总而言之，这项研究提供了详细的表型和生理学证据，证明山梨醇在营养期变化期间通过MdSPL1-MdWRKY24模块调节苹果的生长策略，并证明了苹果植株在幼年至成年营养期，MdSPL1-MdWRKY24模块通过抑制MdSDH1转录来促进山梨醇积累，从而减少碳源供应并增加山梨醇信号。同时，增加的山梨醇信号通过反馈环促进MdSPL1-MdWRKY24表达，从而抑制MdGASA1转录并降低成年期苹果植株的生长。
文章中为了研究抑制剂MdSPL1和MdWRKY24与山梨醇脱氢酶MdSDH1之间的相互作用，研究团队使用博鹭腾PlantView植物活体成像系统进行了荧光素酶互补实验。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhae192
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