研究揭示FERONIA类受体激酶提高苹果耐寒性的作用机理

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来源：西北农林科技大学园艺学院 2023-08-11 16:18

我国苹果的栽培面积和产量均居世界首位，然而极端低温天气引起的冻害是影响我国苹果产量的关键因素。低温能够抑制植物的生长发育，植物长期暴露在低温下会导致其细胞膜遭到破坏，引起细胞死亡。

我国苹果的栽培面积和产量均居世界首位，然而极端低温天气引起的冻害是影响我国苹果产量的关键因素。低温能够抑制植物的生长发育，植物长期暴露在低温下会导致其细胞膜遭到破坏，引起细胞死亡。为应对低温胁迫，植物进化出多种保护机制。有研究表明，类受体激酶FERONIA能够参与低温抗性调控，但有关FERONIA参与苹果耐寒性调控的研究还未见报道。

近日，园艺学院马锋旺课题组在The Plant Journal在线发表了题为“Overexpression of the FERONIA receptor kinase MdMRLK2 enhances apple cold tolerance”的研究论文。该研究对MdMRLK2过表达苹果植株幼苗、一年生枝条和叶片进行低温处理，发现过表达MdMRLK2抑制了苹果植株多聚半乳糖醛酸酶（PG）、果胶裂解酶（PL）、果胶酯酶（PE）和纤维素酶（Cx）的活性，保持了细胞壁中水不溶性果胶、木质素、纤维素和半纤维素的含量，从而较好地维持了细胞壁结构物质的稳定性。同时，转基因植株中可溶性糖和游离氨基酸的含量也明显高于野生型植株。更重要的是在低温胁迫下相比于野生型植株，转基因植株中积累了更多的花青苷。进一步分析发现，MdMRLK2能够与调控花青苷合成的转录因子MdMYBPA1相互作用，并促进了MdMYBPA1与花青苷合成关键基因MdANS和MdUFGT启动子的结合，且这种促进作用在低温下更为明显。

图1. FERONIA类受体激酶MdMRLK2调控苹果耐寒性的工作模型

综上所述，在低温胁迫条件下，MdMRLK2能够通过增加细胞中渗透调节物质的积累、花青苷的合成以及维持细胞壁组分稳定等途径增强苹果植株的耐寒性（图1）。本研究揭示了FERONIA类受体激酶MdMRLK2提高苹果耐寒性的机理，丰富了苹果FERONIA类受体激酶的功能。

园艺学院苹果逆境生物学团队马锋旺教授、刘长海副教授为该论文通讯作者，博士研究生敬媛媛和裴婷婷为该论文的共同第一作者。园艺科学研究中心为本研究提供了部分技术支持，该研究得到国家自然科学基金、国家苹果产业技术体系和陕西省重大科技专项等项目的资助。

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