在自然选择或育种过程中，物种内的遗传变异可能导致等位基因特异性表达（Allele Specific Expression-ASE），而等位基因特异性表达在植物应对环境胁迫中发挥关键作用。铁对植物的生长发育尤为重要，缺铁对苹果的生长发育、抗逆性和果实品质等方面均有不利影响。探究等位基因特异性表达形成的分子机制及其对缺铁应答反应的调控机制将有助于全面了解苹果中铁稳态的分子基础，并为耐缺铁苹果砧木分子预选提供潜在策略。
近日，中国农业大学园艺学院韩振海/吴婷团队在Plant Physiology发表了题为“Allele-specific expression of AP2-like ABA repressor 1 regulates iron uptake by modulating rhizosphere pH in apple”的研究论文，揭示了苹果中MdABR1的等位基因特异性表达形成的分子机制及其对缺铁应答反应的调控机制。
该研究在‘金冠’苹果植株中鉴定到一个铁缺乏诱导基因MdABR1（AP2-like ABA repressor 1）。通过基因克隆和荧光定量分析发现MdABR1在‘金冠’中存在一对等位基因，并且在缺铁处理后，MdABR131A的表达水平显著高于MdABR131G的表达水平，说明MdABR1在‘金冠’植株中存在等位基因特异性表达，并且响应缺铁胁迫。为了探究MdABR1等位基因特异性表达的潜在原因，对两个等位基因的启动子进行了分析，发现由于MdABR131A启动子上的两个W-box插入，导致上游受缺铁胁迫诱导表达的WRKY基因（MdWRKY33-03G、MdWRKY33-04G、MdWRKY33-12G、 MdWRKY74）对MdABR131A的启动子具有更强的激活作用，从而使其更加受缺铁胁迫诱导，进而导致了MdABR1在缺铁胁迫下表现出等位基因特异性表达。为进一步分析MdABR1在苹果缺铁应答反应中的调控机制，通过一系列生理生化试验表明MdABR1可以结合根际酸化关键转录因子MdbHLH105的启动子，激活其转录，促进H+ATP合酶-MdAHA8的表达，提高缺铁胁迫下根系的酸化能力，促进铁吸收。并且通过转基因技术获得了RNAi-MdABR1的‘金冠’转基因植株，发现由于干扰MdABR1表达的株系根际酸化能力减弱，铁吸收减少，从而表现出更明显的叶片缺铁黄化表型，降低了对缺铁胁迫的耐受性。
中国农业大学韩振海教授和吴婷教授为本文的通讯作者，已毕业博士研究生马华鹰为第一作者。本研究得到国家自然科学基金（32322074）、111工程（B17043）和中国农业大学2115人才发展计划的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae452
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