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2019年11月16日，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物生物學(xué)研究所劉建祥課題組在Plant Biotechnology Journal（生物科學(xué)領(lǐng)域一區(qū)）在線發(fā)表了題為A membrane-associated NAC transcription factor OsNTL3 is involved in thermotolerance in rice的研究論文，解析水稻耐高溫的分子機制，揭示了NAC家族膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子OsNTL3在水稻耐熱性中的重要功能，證明了兩個膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子OsbZIP74和OsNTL3形成熱響應(yīng)調(diào)控環(huán)路，介導(dǎo)高溫脅迫下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、質(zhì)膜和細胞核之間的信息交流，為耐高溫水稻精準育種提供了新的調(diào)控靶點和思路。
隨著全球工業(yè)進程的加快和溫室效應(yīng)的加劇，全球氣候變化越來越異常，氣溫也在逐年升高。高溫直接影響植物的生長發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。高溫往往容易使蛋白質(zhì)變性，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）中錯誤折疊的蛋白質(zhì)積累，從而引發(fā)植物未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）。之前劉建祥教授課題組的工作證明了水稻內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合蛋白bZIP轉(zhuǎn)錄因子OsbZIP74在UPR中的重要作用，但OsbZIP74以及其它膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子是否參與水稻的高溫脅迫響應(yīng)尚未見報道。本次研究中發(fā)現(xiàn)膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子OsNTL3是水稻苗期耐高溫脅迫所必需，OsNTL3的功能缺失突變體對高溫脅迫敏感，而無跨膜結(jié)構(gòu)域的截短形式的OsNTL3的誘導(dǎo)表達提高了水稻幼苗的耐熱性。
OsNTL3組成型表達，并受熱和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫誘導(dǎo)劑處理上調(diào)。OsNTL3編碼具有預(yù)測的C端跨膜結(jié)構(gòu)域的NAC轉(zhuǎn)錄因子。高溫脅迫和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫下， OsNTL3從質(zhì)膜遷移到細胞核。RNA-Seq分析顯示，OsNTL3調(diào)控與ER蛋白折疊、活性氧清除和其它過程有關(guān)的基因的表達。有趣的是，OsNTL3直接與OsbZIP74啟動子結(jié)合并響應(yīng)高溫脅迫調(diào)控其表達。反過來，高溫脅迫下OsNTL3的上調(diào)表達又依賴于OsbZIP74。綜上所述，NTL3將熱脅迫信號從內(nèi)質(zhì)膜和質(zhì)膜傳遞到細胞核，調(diào)控熱脅迫應(yīng)答基因，介導(dǎo)水稻的耐熱性。劉建祥教授課題組的博士生劉學(xué)歡為該論文第一作者，劉建祥教授和原課題組陸孫杰博士為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委杰出青年基金、上海市科委重點項目等資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13297
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