西農大在解析蘋果雷帕黴素靶蛋白的生物學功能上取得突破！

蘋果是世界上最重要的經濟水果之一。氮（

N

）是一種必需的營養物質，參與植物的各種生物過程。雷帕黴素靶蛋白（

TOR

）在真核生物中高度保守，它透過整合營養、激素和能量訊號來調節細胞增殖和生長。然而，對於

TOR

在蘋果等多年生木本植物中的作用知之甚少。

近日，

Horticulture Research

上線了（

Advance Access

）西北農林科技大學園藝學院旱區作物逆境生物學國家重點實驗室

/

陝西省蘋果重點實驗室果樹逆境生物學團隊題為

Target of rapamycin（TOR）regulates the response to low nitrogen stress via autophagy and hormone pathways in Malus hupehensis

的研究論文。

本研究以具有無融合生殖特性的平邑甜茶（

Malus hupehensis

）為材料，利用二代抑制劑

AZD8055

抑制雷帕黴素靶蛋白

TOR

的活性，分析了低氮下

TOR

活性受抑制對平邑甜植株生長的影響。研究發現，低氮下，低濃度的

AZD

處理可以促進平邑甜茶植株的適應性，而高濃度的

AZD

處理則會加劇脅迫反應。

圖

1

低氮下

AZD8055

對平邑甜茶植株生長的影響

該研究表明，施加

1M AZD

能有效緩解低氮對平邑甜茶生長的抑制效應，且促進了其生長。植株根系構型發生明顯變化，植株積累了更多的生物量、更高的氮含量，光合能力也顯著提高。此外

1M AZD

在導致澱粉降解的同時促進了花青苷的積累。而當

AZD

濃度上升至

5M

以後，平邑甜茶植株的葉片開始出現邊緣枯黃的症狀；

10M AZD

的處理下，植株葉緣發黑，長勢微弱。同時，高濃度

AZD

對平邑甜茶轉錄水平的影響更大，低濃度

AZD

主要影響了激素相關、蛋白降解相關基因的表達。低氮下

1M AZD

處理顯著提高了自噬基因的表達水平，增加了葉片細胞中自噬小體的數量；而高濃度的

AZD

處理對其低氮下的自噬活性並無明顯影響。此外，

AZD

處理引起了激素代謝的變化，

JA

、

SA

和

IAA

可能都參與了其中。

圖

2 TOR

調控平邑甜茶響應低氮的預測模式圖

綜上，該研究表明適度抑制

TOR

活性可以啟用植株的自噬活性，刺激

JA

途徑，從而使平邑甜茶抵抗低氮脅迫。過度抑制

TOR

活性將導致

SA

的過度積累，導致平邑甜茶出現早衰，抗性減弱。研究結果有助於今後深入研究

TOR

訊號調控蘋果適應營養脅迫的功能機制。

本研究由西北農林科技大學園藝學院旱區作物逆境生物學國家重點實驗室

/

陝西省蘋果重點實驗室果樹逆境生物學團隊完成，碩士研究生李丹陽、副教授丁毓端、博士研究生程麗為該論文的共同第一作者。龔小慶副教授和馬鋒旺教授為該論文的通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃、國家產業技術體系、中央高校基本科研業務費專項資金和陝西省自然科學基礎研究計劃的資助。

【來源：陝西省農業農村廳_市場動態】

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