项目文章 | 苹果BEL1样同源结构域转录因子SAWTOOTH1（MdSAW1）增强了转基因苹果和拟南芥对锌过量胁迫的耐受性

         2025年3月，山东农业大学园艺科学与工程学院由春香教授团队在期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上，发表了一篇题为“BEL1-like homeodomain transcription factor SAWTOOTH1 (MdSAW1) in Malus domestica enhances the tolerance of transgenic apple and Arabidopsis to zinc excess stress”的研究成果，该研究探讨了苹果中的BEL1样SAW1基因参与对锌过量胁迫的响应，利用代谢组学分析证明了MdSAW1的过表达会导致代谢物差异。

        百谱生物为该研究提供了非靶代谢组学检测服务！

         近年来，果园锌污染现象日益严重，苹果生产安全面临重大风险。因此，探索优异的耐锌基因对苹果具有积极意义。截至目前，苹果中与锌胁迫耐受性相关的基因仍缺乏关注。本研究基于高通量测序绘制了锌胁迫（1000μM ZnSO4）下的苹果转录组图谱。通过转录因子分析和关联网络预测发现，TALE超家族成员SAWTOOTH 1在32个上调核心转录因子中发挥重要作用。进一步将来自苹果（Malus domestica）的BEL1样同源域基因MdSAW1在拟南芥幼苗（‘Col-0’）、苹果愈伤组织（‘Orin’）和苹果植株（‘GL-3’）中过表达，结果显示转化株系对锌胁迫具有明显耐受性，表现为相对电导率、丙二醛、超氧阴离子（O2-）和过氧化氢（H2O2）含量显著降低。蛋白质与DNA的互作实验证实，MdSAW1与天然抗性相关巨噬细胞蛋白基因NRAMP2的启动子结合，抑制其转录从而调控锌离子稳态。此外，MdSAW1的过表达提高了植物抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶）的活性，并导致代谢物差异。MdSAW1赋予植物较强的耐锌胁迫能力，该研究为果树的遗传改良和环境适应性提供了有价值的参考。

图1 转录组测序和差异表达分析概述

图2 野生型与MdSAW1_OE苹果叶片的形态学比较及抗氧化能力

图3 野生型和MdSAW1_OE苹果植物的比较代谢组学分析