苹果G蛋白偶联受体MdGPCR调控盐胁迫响应的分子机制及其在抗逆育种中的应用

为解决苹果产业面临的土壤盐渍化问题，山东农业大学团队聚焦G蛋白偶联受体MdGPCR在盐胁迫中的作用机制。研究发现MdGPCR通过促进MdSOS3蛋白降解，导致活性氧(ROS)积累和Na+/K+失衡，负调控苹果盐胁迫响应。该研究为培育抗盐苹果品种提供了新靶点，发表于《Horticultural Plant Journal》。

　　

研究背景
中国作为全球苹果产量第一大国，渤海湾产区的土壤盐渍化（尤其是次生盐渍化）严重制约产业发展。盐胁迫会引发植物离子毒害（如Na⁺积累）、渗透失衡和氧化应激，导致膜脂过氧化（MDA升高）及光合作用抑制。尽管已知SOS（Salt Overly Sensitive）信号通路中的MdSOS3能激活Na⁺外排系统，但植物G蛋白偶联受体（GPCR）在盐胁迫中的功能仍是空白。

研究设计与方法
山东农业大学团队通过生物信息学预测了苹果MdGPCR的7次跨膜结构，利用转基因苹果愈伤组织和叶片（品种‘Royal Gala’）进行盐处理实验。关键技术包括：酵母双杂交筛选互作蛋白、Pull-down验证蛋白互作、Western blot检测蛋白稳定性、qRT-PCR分析基因表达，以及测定ROS（H₂O₂和O₂^.-）、离子含量（Na⁺/K⁺）和生理指标（REC、Pro、CAT/POD活性）。

研究结果

1. MdGPCR的分子特征
   MdGPCR具有典型GPCR的7次跨膜域和α-螺旋结构，启动子含激素响应元件。系统进化显示其与梨属亲缘最近。

2. 时空表达模式
   在叶片和果皮中高表达，盐胁迫6小时后表达最低，随后回升，表明其参与早期应激响应。

3. 负调控盐敏感性
   过表达株系在150 mmol/L NaCl下生长受抑更显著，MDA和相对电导率（REC）升高2倍，而Pro含量降低30%，证实MdGPCR加剧膜损伤。

4. 离子稳态破坏
   MdGPCR-OE株系Na⁺含量增加40%，K⁺减少25%，导致Na⁺/K⁺比值失衡，引发离子毒害。

5. ROS爆发机制
   DAB/NBT染色显示过表达株系H₂O₂和O₂^.-积累更多，CAT/POD活性下降50%，表明抗氧化系统崩溃。

6. 与MdSOS3互作
   酵母双杂交和Pull-down证实MdGPCR直接结合MdSOS3，并加速其降解（90分钟内蛋白量减少70%），削弱SOS通路功能。

结论与意义
该研究首次揭示MdGPCR通过降解MdSOS3负调控苹果盐胁迫响应，提出“GPCR-SOS3”模块是盐信号转导的新环节。抑制MdGPCR表达可维持ROS清除能力和离子稳态，为分子设计育种提供理论依据。未来可通过基因编辑靶向沉默MdGPCR，培育适应盐渍化土壤的苹果新品种，助力乡村振兴。