Hortic Res | 西北农林科技大学果树逆境生物学团队在解析苹果雷帕霉素靶蛋白的生物学功能上取得进展

苹果是世界上最重要的经济水果之一。氮（N）是一种必需的营养物质，参与植物的各种生物过程。雷帕霉素靶蛋白（TOR）在真核生物中高度保守，它通过整合营养、激素和能量信号来调节细胞增殖和生长。然而，对于TOR在苹果等多年生木本植物中的作用知之甚少。

近日，Horticulture Research 上线了（Advance Access）西北农林科技大学园艺学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室/陕西省苹果重点实验室果树逆境生物学团队题为Target of rapamycin (TOR) regulates the response to low nitrogen stress via autophagy and hormone pathways in Malus hupehensis 的研究论文。

本研究以具有无融合生殖特性的平邑甜茶（Malus hupehensis）为材料，利用二代抑制剂AZD8055抑制雷帕霉素靶蛋白TOR的活性，分析了低氮下TOR活性受抑制对平邑甜植株生长的影响。研究发现，低氮下，低浓度的AZD处理可以促进平邑甜茶植株的适应性，而高浓度的AZD处理则会加剧胁迫反应。

该研究表明，施加1 µM AZD能有效缓解低氮对平邑甜茶生长的抑制效应，且促进了其生长。植株根系构型发生明显变化，植株积累了更多的生物量、更高的氮含量，光合能力也显著提高。此外1 µM AZD在导致淀粉降解的同时促进了花青苷的积累。而当AZD浓度上升至5 µM以后，平邑甜茶植株的叶片开始出现边缘枯黄的症状；10 µM AZD的处理下，植株叶缘发黑，长势微弱。同时，高浓度AZD对平邑甜茶转录水平的影响更大，低浓度AZD主要影响了激素相关、蛋白降解相关基因的表达。低氮下1 µM AZD处理显著提高了自噬基因的表达水平，增加了叶片细胞中自噬小体的数量；而高浓度的AZD处理对其低氮下的自噬活性并无明显影响。此外，AZD处理引起了激素代谢的变化，JA、SA和IAA可能都参与了其中。

综上，该研究表明适度抑制TOR活性可以激活植株的自噬活性，刺激JA途径，从而使平邑甜茶抵抗低氮胁迫。过度抑制TOR活性将导致SA的过度积累，导致平邑甜茶出现早衰，抗性减弱。研究结果有助于今后深入研究TOR信号调控苹果适应营养胁迫的功能机制。

本研究由西北农林科技大学园艺学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室/陕西省苹果重点实验室果树逆境生物学团队完成，硕士研究生李丹阳、副教授丁毓端、博士研究生程丽为该论文的共同第一作者。龚小庆副教授和马锋旺教授为该论文的通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家产业技术体系、中央高校基本科研业务费专项资金和陕西省自然科学基础研究计划的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac143

转自：植物科学最前沿

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