Plant Physiology [2021 IF8.0] 華中農業(yè)大學研究團隊揭示柑橘幹旱逆境應答新機(jī)制

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Plant Physiology [2021 IF8.0] 華中農業(yè)大學研究團隊揭示柑橘幹旱逆境應答新機(jī)制

華中農業(yè)大學研究團隊揭示柑橘幹旱逆境應答新機(jī)制

柑橘是目前世界第一(yī)大産業(yè)果樹，也是世界第三大貿易類農産品，其種植面積、産量以及進出口量均居各類水(shuǐ)果之首。我國(guó)大部分柑橘産區處于南(nán)方丘陵地區，立地條件(jiàn)差、灌溉條件(jiàn)有限，并且伴随著(zhe)近年(nián)來全球氣溫升高(gāo)和南(nán)方季節性缺水(shuǐ)頻發，幹旱成為(wèi)制約柑橘産量和品質的重要逆境因子之一(yī)。因此，發掘幹旱脅迫應答功能(néng)基因和解析其分子調控通(tōng)路(lù)對改良柑橘抗旱性有重要指導意義。

近日，華中農業(yè)大學園藝植物(wù)生(shēng)物(wù)學教育部重點實驗室果樹栽培團隊在Plant Physiology 上(shàng)發表了題為(wèi) "ABF4 and ABR1 synergistically regulate amylase-mediated starch catabolism in drought tolerance" 的研究論文，報(bào)道了柑橘資源通(tōng)過ABF4-ABR1轉錄調控模塊促進幹旱環境下(xià)β-澱粉酶（BMA3）介導的澱粉降解、提高(gāo)可溶性糖含量增強抗旱性的分子調控新通(tōng)路(lù)。

可溶性糖作為(wèi)一(yī)種重要的滲透保護劑，在植物(wù)逆境環境适應性中發揮重要作用，BAM介導的澱粉降解是快速提升植物(wù)體内可溶性糖含量的重要路(lù)徑，但是關于BAM介導的澱粉降解是否響應幹旱環境及其分子調控機(jī)制目前仍不清楚。本研究發現，脫水(shuǐ)條件(jiàn)下(xià)枳體内的澱粉含量降低(dī)、可溶性糖含量顯著升高(gāo)，這一(yī)過程與BAM3基因的表達上(shàng)調和澱粉酶活性上(shàng)升緊密關聯。随後通(tōng)過轉基因方法獲得BAM3過表達和VIGS幹涉材料，幹旱處理結果表明BAM3通(tōng)過促進澱粉降解和增加可溶性糖含量提高(gāo)植物(wù)抗旱能(néng)力。進一(yī)步通(tōng)過啓動子轉錄活性和轉錄調控機(jī)制分析表明，BAM3表達受幹旱環境的明顯誘導，這一(yī)過程依賴于ABA信号通(tōng)路(lù)的轉錄因子ABF4和ABR1。Y1H、EMSA、ChIP-PCR、LUC等實驗證明，ABF4和ABR1能(néng)分别特異性結合BAM3啓動子區域的ABRE和GCC-box元件(jiàn)并激活BAM3基因表達。有趣的是，ABF4同時能(néng)結合ABR1啓動子上(shàng)的ABRE元件(jiàn)激活ABR1的表達，還(hái)能(néng)與ABR1在蛋白(bái)水(shuǐ)平上(shàng)互作，形成轉錄級聯放(fàng)大信号和轉錄蛋白(bái)複合體ABF4-ABR1，協同促進幹旱環境下(xià)BAM3介導的澱粉降解，有效增強植物(wù)抗旱性。

綜上(shàng)所述，本研究揭示了ABF4-ABR1-BAM3模塊在柑橘幹旱脅迫應答中的功能(néng)和分子調控機(jī)制，不僅為(wèi)培育抗旱柑橘新種質提供重要功能(néng)基因，也為(wèi)柑橘水(shuǐ)分利用與糖分代謝積累調控提供重要參考。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac428

文章中的GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。