近日，公司“苹果抗逆与品质改良创新团队”马锋旺教授/毛柯副研究员课题组在国际知名刊物The Plant Journal 发表了题为“MdMPK6a/b-mediated phosphorylation of MdANN2 restricts cytosolic Ca2+ influx and attenuates cold tolerance in apple”的研究论文。研究揭示了苹果中的丝裂原活化蛋白激酶MdMPK6a/b通过互作磷酸化膜联蛋白MdANN2，从而抑制低温下MdANN2介导的Ca2+信号和苹果耐寒性的分子机制，为深入理解植物应答低温胁迫的钙信号调控网络提供了新的见解。
低温胁迫是限制农作物产量、品质和地理分布的主要环境因素，钙信号则是植物应答低温胁迫的关键信号通路之一。膜联蛋白（Annexins）是一种具有钙离子和磷脂结合能力的蛋白家族，能通过调节离子运输、钙通道形成等方式参与植物应答环境胁迫。研究首先从苹果基因组中鉴定出15个ANN家族成员，并从中筛选出一个受低温胁迫显著诱导MdANN2基因。进一步的，转基因苹果植株在冻害下的表型分析和生理指标测定表明，MdANN2是耐寒性正调控因子。随后，利用非损伤微测技术（NMT）检测MdANN2对苹果中Ca2+转运的影响，发现其显著促进胞质Ca2+内流，说明其正向调控低温诱导的钙信号。另外，基于酵母双杂交系统，筛选获得了与MdANN2互作的MAPK家族激酶MdMPK6a和MdMPK6b。体内、体外磷酸化证明它们能够直接磷酸化MdANN2，转基因功能鉴定则表明MdMPK6a/b负调控MdANN2介导的Ca2+内流和苹果耐寒性。进一步的，亚细胞共定位和蛋白免疫印迹分析表明，MdMPK6a/b显著抑制MdANN2在质膜上的积累，从而削弱其介导的Ca2+信号。
综上，研究解析了MdMPK6a/b–MdANN2模块在苹果应答低温胁迫的钙信号调控中的重要作用和分子机制，揭示了MPK家族激酶通过调节ANN蛋白的磷酸化和亚细胞定位影响其介导的Ca2+信号，进而影响植物耐寒性的新机制。以上发现拓展了对MAPK磷酸化级联通路与Ca2+信号协同调控植物非生物胁迫响应的认识，并为苹果的抗逆遗传改良提供了理论依据和潜在基因资源。
william威廉亚洲官方博士研究生王金珠为论文第一作者，马锋旺教授和毛柯副研究员为论文共同通讯作者，杨洁副教授为实验开展提供了指导与建议。本研究得到国家自然科学基金（U24A20414、32502620）、中央高校基本科研业务费专项资金（Z1013026001）、william威廉亚洲官方教育发展基金（ZJ2023020）以及国家现代农业产业技术体系专项（CARS-27）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.71182
