摘要
中国是世界上最大的苹果生产国。黄土高原地区是我国苹果的主产区之一，该地区年降水量较少且季节分布不均，极大制约了苹果产业的发展。挖掘苹果抗旱基因，探究其调控机制，可为通过分子育种手段培育苹果抗旱新种质提供理论依据。N6-腺苷酸甲基化（N6-methyladenosine,m6A）作为生物体内最普遍的RNA修饰，广泛参与mRNA的翻译、降解等过程。MTA是m6A过程中的一个关键甲基转移酶。本研究基于实验室已获得的MdMTA过表达转基因苹果株系以及MdMTA干扰转基因苹果株系，探究了RNA甲基化转移酶MdMTA在苹果生长发育及响应干旱胁迫中的作用。主要研究结果如下： 1.短期干旱处理后，MdMTARNAi株系的存活率低于GL-3，而MdMTAOE株系的存活率高于GL-3。MdMTARNAi株系的抗氧化酶活性明显更低，活性氧含量较高，MdMTAOE株系则相反，表明过表达MdMTA可以提高植物清除过氧化氢的能力。MdMTARNAi株系的丙二醛（MDA）含量和离子渗透率也均高于GL-3，MdMTAOE株系则低于GL-3，说明过表达MdMTA可以减少干旱下细胞膜的受损程度。干旱处理后，MdMTARNAi株系的光合速率低于GL-3，MdMTAOE株系高于GL-3。MdMTARNAi株系的木质素含量较低，MdMTAOE株系木质素含量较高。以上结果表明，MdMTA通过清除活性氧、维持细胞质膜的完整性、促进光合能力及木质素含量等正调控苹果抗旱性。 2.长期干旱处理后，MdMTARNAi株系的株高、茎粗、节间长以及叶面积均降低，MdMTARNAi株系的根系生长较弱，表明MdMTA可以调控植物的生长发育；MdMTARNAi株系的抗氧化酶活性低于GL-3，H2O2和超氧阴离子含量高于GL-3；MdMTARNAi株系的木质素含量低于GL-3；MdMTARNAi株系的地上部和地下部导水也明显低于GL-3，说明MdMTA影响了干旱下植物输导水分的能力。以上结果说明，干扰MdMTA减弱了苹果应对长期干旱的能力，MdMTA可能通过清除活性氧及提高木质素含量促进苹果在长期干旱胁迫下的抗性。 3.m6A-seq分析显示干旱胁迫下，苹果的m6A修饰主要集中在3’UTR（Untranslatedregion）区和CDS（Codingsequence）区。苹果中m6A修饰特异性识别的motif序列为UGUAH（H=A、U或C）。干扰MdMTA的表达会引起更多转录本m6A修饰水平的下降。聚类分析结果表明，干旱处理下，MdMTARNAi转基因植物中低甲基化的转录本富集在氧化胁迫、木质素代谢以及根系发育相关的生物过程中，这就暗示着MdMTA可能是通过调控干旱响应基因的m6A水平以提高苹果的抗旱能力。
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