干旱胁迫是全球作物生产的主要制约因素之一。干旱胁迫破坏苹果"源-库 "糖分配关系，作为缓解干旱胁迫的基本策略之一，同化碳优先向库根分配，进而增加根冠比（Chen et al., 2022）。干旱条件下，叶片光合能力降低，光合同化碳向根系的长距离运输限制 （Gupta et al., 2020）；同时，研究发现土壤有机质高，干旱条件下植物根系发达，抗旱性强，且地下部碳输入对提高作物抗旱性有积极作用（Gupta et al., 2020; de Vries et al., 2020）。为此，我们提出：是否存在一种应对干旱胁迫的“开源争碳” 策略，即植物可从土壤中获取碳源，缓解同化物运输压力和维持植株根系生长。
近日，西北农林科技大学李明军课题组在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Glucose uptake from the rhizosphere mediated by MdDOF3- MdHT1.2 regulates drought resistance in apple”的研究论文。该研究揭示了MdDOF3-MdHT1.2介导根际葡萄糖吸收，通过调节根中碳源，维持根系生长促进抗旱性的分子机制。
该研究发现干旱诱导根系从土壤吸收葡萄糖，并上调己糖转运基因MdHT1.2 的转录水平，先前课题组已证明该基因定位于根表皮细胞质膜，介导根系对根际葡萄糖吸收 (Tian et al., 2023)，但其响应干旱胁迫的具体分子机制仍不清楚。
根系2-NBDG饲喂以及沙培试验表明，MdHT1.2通过促进对根际葡萄糖吸收，增加根系糖积累，进而正调节苹果抗旱性。进一步，通过ATAC-seq、RNA-seq和生化分析发现，受干旱诱导的锌指蛋白MdDOF3通过直接结合MdHT1.2启动子AAAG元件，激活其表达，增强葡萄糖转运活性。根中沉默MdDOF3抑制了MdHT1.2介导的葡萄糖吸收能力，根系糖水平较低，进而抗旱性降低。此外，在MdHT1.2-RNAi植株根中过表达MdDOF3并没有增强其抗旱性，表明MdDOF3对抗旱性的调节依赖MdHT1.2介导的葡萄糖吸收。
综上，该研究阐明了MdDOF3-MdHT1.2模块在平衡根细胞糖含量以应对干旱胁迫的调控机制，根际糖转运能力的增强是应对干旱等各种环境挑战的一种“开源争碳”策略，优化植物的适应性，具有提高植物抗性和改良品质的重要意义。
MdDOF3-MdHT1.2模块调节根系葡萄糖转运，增强苹果抗旱性的模型。
西北农林科技大学园艺学院已毕业博士研究生田晓成为论文第一作者，博士研究生李宇星为共同第一作者，李明军教授为通讯作者。西北农林科技大学苹果抗逆与品质改良创新团队马锋旺教授、马百全副教授参与了相关研究工作。园艺科学研究中心张静、曹文静、袁阳阳、陈瑞红等老师对本研究提供了技术支持。这项工作得到了国家重点研发计划项目、陕西省科技创新团队项目的支持。
原文链接：
https//doi.org/10.1111/pbi.14287
References
Chen Q, Hu T, Li X, Song CP, Zhu JK, Chen L, Zhao Y. 2022. Phosphorylation of SWEET sucrose transporters regulates plant root:shoot ratio under drought. Nature Plants, 8(1): 68-77.
de Vries FT, Griffiths RI, Knight CG, Nicolitch O, Williams A. 2020. Harnessing rhizosphere microbiomes for drought-resilient crop production. Science, 368(6488): 270-274.
Gupta A, Rico-Medina A, Caño-Delgado AI. 2020. The physiology of plant responses to drought. Science, 368(6488): 266-269.
Tian X, Zou H, Xiao Q, Xin H, Zhu L, Li Y, Ma B, Cui N, Ruan YL, Ma F, Li M. 2023. Uptake of glucose from the rhizosphere, mediated by apple MdHT1.2 regulates carbohydrate allocation. Plant Physiology, 15: 221.
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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