我院在植物響應(yīng)土壤鹽脅迫研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展
土壤鹽堿化是世界范圍內(nèi)限制農(nóng)業(yè)發(fā)展和作物生產(chǎn)的重要因素之一，探索鹽脅迫的作用機(jī)理以及提高植物抗鹽性的途徑具有重要的理論和實(shí)際意義。尋找提高植物抗鹽性的關(guān)鍵基因并利用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)植物品種進(jìn)行優(yōu)化改良是解決上述問(wèn)題的一種行之有效的方法，而這項(xiàng)工作的關(guān)鍵就在于對(duì)植物耐受鹽脅迫的分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)以及關(guān)鍵基因的發(fā)掘。
近日，合肥工業(yè)大學(xué)樊婷婷副教授研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊Plant Physiology在線(xiàn)發(fā)表題為“Linker histone variant HIS1-3 and WRKY1 Oppositely Regulate Salt Stress Tolerance in?Arabidopsis”的研究論文。研究揭示了擬南芥中HIS1-3和WRKY1通過(guò)調(diào)節(jié)SOS基因的轉(zhuǎn)錄水平對(duì)植物的耐鹽性進(jìn)行相反的調(diào)節(jié)。
該研究發(fā)現(xiàn)HIS1-3基因能夠負(fù)調(diào)節(jié)植物響應(yīng)鹽脅迫，而鈉鉀含量檢測(cè)結(jié)果顯示突變體中鈉離子含量比WT低，而過(guò)表達(dá)植株中含量比WT高，且突變體中鹽脅迫相關(guān)基因SOS1、SOS2和SOS3的轉(zhuǎn)錄水平顯著增加，過(guò)表達(dá)植株中表達(dá)量降低，這些結(jié)果表明HIS1-3可能通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄水平來(lái)調(diào)控植物鹽脅迫響應(yīng)。此外，表型分析結(jié)果顯示WRKY1基因?qū)}脅迫呈現(xiàn)正調(diào)節(jié)，且qRT-PCR結(jié)果顯示突變體中SOS1、SOS2和SOS3的轉(zhuǎn)錄水平顯著降低，過(guò)表達(dá)植株中表達(dá)量升高。煙草瞬時(shí)表達(dá)系統(tǒng)分析的結(jié)果說(shuō)明WRKY1可以激活這三個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄活性，而HIS1-3能夠抑制WRKY1轉(zhuǎn)錄激活作用。通過(guò)ChIP-qPCR分析顯示HIS1-3和WRKY1可以直接結(jié)合到SOS1、SOS2和SOS3的啟動(dòng)子上，說(shuō)明HIS1-3通過(guò)直接結(jié)合到基因的啟動(dòng)子上，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控，而WRKY1正調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄活性。綜上所述，在正常生理?xiàng)l件下，HIS1-3蛋白結(jié)合在SOS1、SOS2和SOS3啟動(dòng)子序列的w-box上，占據(jù)了WRKY1 的結(jié)合位點(diǎn)，從而抑制基因的表達(dá)；而在鹽脅迫條件下，HIS1-3表達(dá)量降低，SOS1、SOS2和SOS3啟動(dòng)子序列的w-box暴露出來(lái)，隨后WRKY1蛋白與之直接結(jié)合，激活基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)植株體內(nèi)的鈉鉀平衡，響應(yīng)鹽脅迫。
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合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院樊婷婷副教授為該論文通訊作者，合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院博士研究生吳席，碩士研究生徐潔娜和孟杏楠為該論文共同第一作者。此研究受中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助。
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