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苹果是世界四大水果之一,其栽培面积广泛,具有较高的经济价值。但目前很多苹果优势产区,如西北黄土高原地区,因长期遭受干旱胁迫而导致苹果大面积减产,制约着苹果产业的发展。因此,挖掘苹果中的抗旱相关基因将对果树抗逆种质资源的改良具有重要意义。组蛋白去乙酰化修饰因子广泛参与了植物各个生长发育进程,并在植物参与响应干旱胁迫的过程中发挥着重要作用。本研究对苹果组蛋白去乙酰化酶基因MdHDA6在干旱胁迫的生物学功能进行了鉴定,并深入研究了该基因在干旱胁迫中的分子调控机制,获得的主要结果如下:1.苹果组蛋白去乙酰化酶家族成员的鉴定与分析在苹果基因组中共鉴定到26个组蛋白去乙酰化酶基因,其中有16个成员隶属于HDA亚家族。该亚家族成员都具有保守的去乙酰化功能结构域,并在苹果各个组织中都有表达,且对干旱、低温、盐等非生物逆境胁迫以及ABA处理有所响应。本研究从该亚家族中筛选到一个受干旱胁迫显著诱导表达的候选基因MdHDA6,并对其进行了基因特征分析:发现MdHDA6的CDS序列全长为1407 bp,共编码468个氨基酸;该基因所编码的蛋白质定位于细胞核;且体外纯化表达的MdHDA6具有组蛋白去乙酰化催化活性。2.组蛋白去乙酰化酶基因MdHDA6负调控苹果耐旱性以野生型GL-3植物为遗传背景,利用农杆菌介导的遗传转化方法获得了三个MdHDA6 OE和三个MdHDA6 RNAi株系。经过长期中度干旱处理后,发现MdHDA6OE植株株高相对生长量、根冠比以及光合速率相对GL-3降低,说明MdHDA6可以负调控苹果对干旱胁迫的适应性;经过短期干旱处理之后,发现MdHDA6 OE转基因植株离子渗透率相对GL-3升高,产生的活性氧增多,存活率降低,说明MdHDA6可以负调控苹果对干旱胁迫的响应。3.MdHDA6参与苹果响应干旱胁迫的分子调控机制(1)MdHDA6调控干旱响应基因的表达。通过转录组学分析,发现干旱处理前后MdHDA6 OE植株中发生差异表达的基因数目显著多于GL-3,说明MdHDA6 OE植株对干旱具有更高的敏感性。进一步对转录组学中筛选到的干旱响应基因进行表达验证,发现在干旱处理之后,Md WRKY57、Md MYB4等干旱正调控基因在MdHDA6 OE植株中的表达量较GL-3显著降低,而Md CYP707A1/A4、Md UGT71B6等干旱负调控基因在MdHDA6 OE植株中的表达量较GL-3显著上升,说明MdHDA6可通过调控干旱响应基因的表达进而负调控苹果耐旱性。(2)MdHDA6通过组蛋白去乙酰化修饰抑制干旱正调控基因的表达。通过Western blot实验发现,MdHDA6 OE植株中整体组蛋白H3的乙酰化修饰水平相对GL-3显著降低。进一步对其进行组蛋白乙酰化修饰的Ch IP-seq和Ch IP-q PCR分析,发现干旱正调控基因Md WRKY57、Md MYB4、Md GRX480以及Md MYB4的组蛋白H3乙酰化修饰水平在MdHDA6 OE植株中显著下降,其表达水平也明显降低,说明MdHDA6可以催化干旱正调控基因发生组蛋白去乙酰化,抑制其表达,进而负调控苹果耐旱性。(3)苹果组蛋白去乙酰化酶MdHDA6分别与Md JAZ3和Md ABI5相互作用。为进一步解析MdHDA6靶向干旱响应基因的调控机制,本研究通过Co-IP、Bi FC、SplitLuc以及酵母双杂交实验证实了MdHDA6可分别与Md JAZ3和Md ABI5在体内和体外存在相互作用。并且通过对MdHDA6的截短互作分析发现,与Md JAZ3互作的是MdHDA6的C端,而与Md ABI5互作的是MdHDA6的N端(含有去乙酰化功能结构域),推测MdHDA6可能与这两个因子共同作用调控苹果干旱响应。