随着全球气候变暖的不断加剧，频繁的极端天气使我国苹果产业面临的问题更加严峻。高温胁迫会对植物造成一系列的伤害，包括植株体内过量活性氧的产生、细胞内蛋白质的错误折叠和变性以及对植物光合器官的伤害等。错误折叠的蛋白引起内质网应激，从而刺激植物细胞内自噬的发生。然而目前尚不清楚苹果植株体内自噬是如何影响其在高温胁迫下的抗性。

Fig 1 MdATG18a过表达增强转基因苹果的耐热性

近日，中科院农林科学一区和TOP期刊 Horticulture Research 在线发表了本团队题为 MdATG18a overexpression improves basal thermotolerance in transgenic apple by decreasing damage to chloroplasts 的研究论文。课题组前期研究表明， MdATG18a 的转录水平受高温胁迫诱导增加。本研究对过表达 MdATG18a 的转基因苹果植株进行高温处理，发现转基因植株在高温胁迫下的抗性增强（Fig. 1）。高温胁迫下， MdATG18a 过表达使苹果植株中自噬活性提高，增强了植株中抗氧化系统的活性，减少了活性氧过多积累引起的伤害。同时，高温胁迫下，转基因植株光合效率高于野生型，光合能力受影响较小。转基因植株中CO₂同化速率、光系统II的最大光化学效率 Fv/Fm 、光系统I和II的有效量子产量和电子传递效率均高于野生型。此外，高温胁迫引起叶绿体受损，而转基因植株叶片中异常或受损叶绿体的数量明显少于野生型，表明自噬活性增强能够促进植物细胞中受损叶绿体的降解，同时减少异常叶绿体产生的活性氧对细胞的损伤。此外，转基因植株中 Hsp 基因转录活性较高。这些结果从分子和生理的角度充分证明，苹果植株自噬活性的提高能够增强其抗氧化系统的活性，减少高温对光合系统的伤害。自噬在苹果的基础耐热性中起关键作用（Fig. 2）。

Fig 2 MdATG18a增强苹果基础耐热性的机制简图

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苹果逆境生物学团队马锋旺教授、龚小庆副教授为该论文通讯作者，博士研究生霍柳青为该论文第一作者。本研究主要在国家重点研发计划和国家苹果产业技术体系等项目的资助下完成。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41438-020-0243-2