《NMT 通讯》第二期
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PCE 中农韩振海 / 王忆：NMT 发现缺铁时 MPK4-1 促根泌 H
+
为
MPK4-1 磷酸化 RBOHD 促苹果根际酸化参与缺铁应答提供证据
一、基本信息
研究使用平台：
NMT
植物营养创新平台
期刊：
Plant, Cell & Environment
主题：
NMT
发现缺铁胁迫下
MxMPK4-1
磷
酸化
MxRBOHD
促苹果根际泌
H
+
参与缺铁
应答
标 题：
MxMPK4-1 phosphorylates
NADPH oxidase to trigger the MxMPK6-2-
MxbHLH104 pathway mediated Fe deciency
responses in apple
影响因子：
7.947
作者：中国农业大学王忆、韩振海、翟龙妹，
孙琪然
二、检测离子 / 分子指标
H
+
三、样品信息
苹果砧木根成熟区
四、中文摘要
缺铁（
Fe
）是植物中的营养胁迫，通常
发生在碱性和钙质土壤中。丝裂原激活的蛋
白激酶（
MPK
）是
MAPK
级联的最终参与
者，参与不同的生理过程。当植物遭受缺铁
胁迫时，
MPK
功能的机制仍不清楚，因为
对
MPK
网络的研究有限，包括底物蛋白和
下游途径。在这里，
MAPK
激酶
MPK4-1
在
铁缺乏条件下，在铁高效苹果砧木的根部
诱导，而在铁低效砧木的根部没有诱导。
MxMPK4-1
在苹果愈伤组织和苹果根中的
过表达增强了对
Fe
缺乏的反应。研究发现
MxMPK4-1
与
NADPH
氧化酶（
NOX
）相互
作用 - 呼吸爆发氧化酶同源物
MxRBOHD1
和
MxRBOHD2
，其积极调节对
Fe
缺乏的反
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收稿日期：
2022-12-26
编辑作者
E-mail:yanhan@nmtia.org.cn
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应。 此 外，
MxMPK4-1
在
Ser797
和
Ser906
处磷酸化了
MxRBOHD2
的
C
末端，并分别
通过这些磷酸位点对
NOX
活性进行了正负
调控。与过表达
MxRBOHD2
的苹果愈伤组
织相比，
MxMPK4-1
和
MxRBOHD2
的共表
达显著增强了缺铁反应。本研究还证明，来
自
MxMPK4-1-MxRBOHD2
的过氧化氢调节
MxMPK6-2-MxbHLH104
途径，阐明了在缺
铁胁迫下小金支原体中涉及不同
MPK
蛋白
的系统网络。
五 . 离子 / 分子流实验处理方法
苹果属山定子幼苗根系缺铁处理
7
天
六 . 离子 / 分子流实验结果
通过
非损伤微测技术（
NMT
） 检测
根系
H
+
流速发现，缺铁胁迫下，过表达
MxMPK4-1
能够促进根系
H
+
流速的升高，
这可能是造成根际溶液
pH
降低的原因。
同样地，通过非损伤微测技术（
NMT
）
检测根系
H
+
流速发现，缺铁胁迫下，过表
达
MxRBOHD1
和
MxRBOHD2
也能够促进
根系
H
+
流速的升高，这将有利于增强根部
铁离子的可溶性，有助于根系对铁的吸收。
七、其它实验结果
● MAPK
级联中
MxMPK4-1
正向调控小金
海棠的缺铁应答反应；
● MAPK
级联中
MxMPK4-1
与
ROS
合成酶
MxRBOHD1/2
蛋白互作；
● ROS
合成酶
MxRBOHD1/2
是缺铁通路中
的正调控因子；
● MxMPK4-1
通过对
MxRBOHD2
的
C
端
磷酸化，对
ROS
信号通路进行调控，正向
调控缺铁应答。
● MXMPK4-1-MxRBOHD1/2
模块产生的
ROS
信号可引发
MxMPK6-2-MxbHLH104
途径。
八、结论
在本研究首次报道
MxMPK4-1
直接磷
酸化
MxRBOHD1
和
MxRBOHD2
，调控
ROS
的产生，参与小金海棠的缺铁应答。
此外，来自
NOX MxRBOHD1/2
的
H
2
O
2
参
图 1. 过表达
MxMPK4-1
对苹果砧木根系
H
+
外泌的
影响。正值代表外排。
图 2. 过表达
MxRBOHD1
和
MxRBOHD2
对苹果砧
木根系
H
+
外泌的影响。正值代表外排。
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与了
MxMPK6-2-MxbHLH104
对铁缺乏反应
的诱导。
九、测试液
0.1mM CaCl
2
，
pH6.0
关键字：苹果木本植物；缺铁；
MPKs
；
NADPH
氧化酶；磷酸化；
RBOHs
；植物类
文献信息：
Zhai L, Sun Q, Gao M, Cheng X,
Liao X, Wu T, Zhang X, Xu X, Wang Y, Han Z.
MxMPK4-1 phosphorylates NADPH oxidase to
trigger the MxMPK6-2-MxbHLH104 pathway
mediated Fe deficiency responses in apple.
Plant Cell Environ. 2022 Sep;45(9):2810-
2826. doi: 10.1111/pce.14384. Epub 2022 Jul 6.
PMID: 35748023.
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（责任编辑：李雪霏）
