近日，园艺学院苹果抗逆与品质种改良创新团队马锋旺/李翠英教授课题组联合中科院新疆生态与地理研究所刘华威副研究员，在 Plant Physiology 在线发表了题为 “The MdPIF4-MdBCH1/MdLCYB2 module regulates drought resistance in apple via the xanthophyll cycle and ABA”的研究论文。该研究阐明了光信号转录因子 MdPIF4 靶向玉米黄质合成关键基因 MdBCH1和MdLCYB2，通过抑制叶黄素循环与脱落酸（ ABA） 积累负调控苹果抗旱的分子机制。在读博士生王洪涛为论文第一作者，李翠英教授和刘华威副研究员为共同通讯作者。

干旱是制约黄土高原苹果产业发展的重要非生物胁迫之一。类胡萝卜素参与植物抗旱应答，玉米黄质作为叶黄素循环核心组分、ABA合成前体，兼具光保护与抗氧化功能，但其在苹果中响应干旱的分子调控通路尚不清晰。光敏互作因子PIF是光信号核心抑制因子，已有研究表明PIF可负调控类胡萝卜素合成，但苹果 PIF 如何联动玉米黄质通路参与植物抗旱仍不明确。

该研究鉴定到苹果玉米黄质合成关键基因MdBCH1和MdLCYB2。过表达MdBCH1增强植物抗旱能力，干扰株系则表现相反。黑暗处理与果实套袋试验进一步证明，玉米黄质合成严格依赖光照。随后，聚焦光抑制基因MdPIF4，发现该基因在叶片中特异性高表达，干旱胁迫下其表达显著下调，复水后迅速回升。进一步通过Y1H、EMSA、Dual-LUC及ChIP-qPCR多重互作实验证明MdPIF4特异性结合MdBCH1和MdLCYB2启动子并抑制其转录。MdPIF4稳定过表达苹果株系中，玉米黄质等类胡萝卜素及ABA含量均显著降低，抗旱性减弱，而沉默株系抗旱性显著增强。

由此，系统阐明了MdPIF4–MdBCH1/MdLCYB2功能模块调控苹果抗旱性的分子路径。该研究为旱区苹果抗逆分子育种提供了关键靶基因，外源喷施玉米黄质的策略也为抗旱栽培管理提供了新思路。

该研究得到了新疆“天池英才计划”项目（No. E435012001）和陕西省区域科技创新项目（2025ZY-QYCXYL-09）的资助。

MdPIF4-MdBCH1/MdLCYB2 模块干旱调控通路模式图

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag423