近日，西北農林科技大學園藝學院蘋果抗逆與品質改良創新團隊馬鋒旺教授/李超教授課題組在《Plant, Cell & Environment》在線發表了題為“Dopamine regulates its own synthesis via MdORG2 to improve low-nitrogen tolerance in apple plants”的研究論文，揭示了多巴胺通過MdTYDC和MdORG2相關通路調節蘋果低氮耐受性的分子機制。園藝學院博士研究生劉曉敏為論文第一作者，李超教授和馬鋒旺教授為通訊作者。
蘋果是世界四大主要水果之一，氮是與植物產量關系最密切的營養元素，在莖、葉和果實的發育中起著至關重要的作用。外源多巴胺已被證明能夠提高蘋果的低氮耐受性。然而，多巴胺緩解低氮脅迫的潛在調控機制仍不清楚。
該研究發現受低氮脅迫影響蘋果MdTYDC（編碼多巴胺生物合成關鍵酶酪氨酸脫羧酶的基因）表達上調，過表達MdTYDC不僅增強了蘋果株系的耐低氮性，而且顯著提高了蘋果葉片和根系中的多巴胺水平。
在低氮脅迫下，與野生型相比，過表達株系的光合能力顯著提高，根系也更加發達。這種增強使過表達株系的細根表面在低氮脅迫下表現出比WT更大的硝酸根凈流入。轉錄組和碳水化合物分析表明，蘋果中MdTYDC的過表達通過促進與碳水化合物相關基因的表達，提高了可溶性糖和山梨醇的含量，從而增強了低氮耐受性。此外，外源多巴胺和MdTYDC的過表達都激活了MdORG2（一種bHLH轉錄因子）的表達，而MdORG2反過來直接結合MdTYDC的啟動子，并激活其表達，提高多巴胺含量，從而增強蘋果的低氮耐受性。
該研究闡明了多巴胺緩解蘋果低氮脅迫的潛在調控機制，研究結果為植物低氮脅迫反應機制提供了寶貴的見解，并為提高作物抗逆性和產量提供了潛在的策略。
該研究得到新疆省重點研發計劃項目（2023B02018-2）、國家重點研發計劃項目（2023YFD2301000）、中國農業科研體系專項基金（CARS-27）、國家自然科學基金項目（31972389）和中國高?？茖W基金項目（2452023067）的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.15153
日期：2024-10-20
蘋果是世界四大主要水果之一，氮是與植物產量關系最密切的營養元素，在莖、葉和果實的發育中起著至關重要的作用。外源多巴胺已被證明能夠提高蘋果的低氮耐受性。然而，多巴胺緩解低氮脅迫的潛在調控機制仍不清楚。
該研究發現受低氮脅迫影響蘋果MdTYDC（編碼多巴胺生物合成關鍵酶酪氨酸脫羧酶的基因）表達上調，過表達MdTYDC不僅增強了蘋果株系的耐低氮性，而且顯著提高了蘋果葉片和根系中的多巴胺水平。
在低氮脅迫下，與野生型相比，過表達株系的光合能力顯著提高，根系也更加發達。這種增強使過表達株系的細根表面在低氮脅迫下表現出比WT更大的硝酸根凈流入。轉錄組和碳水化合物分析表明，蘋果中MdTYDC的過表達通過促進與碳水化合物相關基因的表達，提高了可溶性糖和山梨醇的含量，從而增強了低氮耐受性。此外，外源多巴胺和MdTYDC的過表達都激活了MdORG2（一種bHLH轉錄因子）的表達，而MdORG2反過來直接結合MdTYDC的啟動子，并激活其表達，提高多巴胺含量，從而增強蘋果的低氮耐受性。
該研究闡明了多巴胺緩解蘋果低氮脅迫的潛在調控機制，研究結果為植物低氮脅迫反應機制提供了寶貴的見解，并為提高作物抗逆性和產量提供了潛在的策略。
該研究得到新疆省重點研發計劃項目（2023B02018-2）、國家重點研發計劃項目（2023YFD2301000）、中國農業科研體系專項基金（CARS-27）、國家自然科學基金項目（31972389）和中國高?？茖W基金項目（2452023067）的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.15153
日期：2024-10-20
