中国农业大学辛明明/彭惠茹课题组揭示茉莉酸信号途径调节植物高温胁迫响应的分子机制

科技工作者之家 2019-10-03

来源:植物科学最前沿

小麦是我国的第二大口粮作物,其产量和品质直接关系到国家粮食安全及人民生活水平。小麦是喜凉作物,对高温的适应能力差,高温严重影响小麦的生长发育,最终导致其产量下降和品质变劣。,利用现代分子生物学技术研究和阐明植物高温胁迫响应的分子机制,挖掘可利用的高效耐热基因,对于培育小麦耐热新品种具有重要的理论和实践意义。

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茉莉酸(jasmonate, JA)是一类重要的植物激素,在调节植物生物和非生物逆境胁迫响应及生长发育过程中发挥着重要作用。近日,中国农业大学小麦研究中心在Plant Biotechnology Journal上在线发表了题为“HEAT SHOCK TRANSCRIPTION FACTOR A1b regulates heat tolerance in wheat and Arabidopsis through OPR3 and jasmonate signaling pathway”的研究论文,在小麦和拟南芥中揭示了茉莉酸信号途径调节植物高温胁迫响应的分子机制。

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为了研究JA是否参与调节小麦高温胁迫响应,该研究首先在小麦中鉴定了一个JA合成基因TaOPR3,发现其受高温诱导表达并影响小麦耐高温能力。高温胁迫下,过表达TaOPR3小麦转基因株系幼苗的鲜重显著高于对照,其叶片的电导率明显低于对照;相反,TaOPR3 RNAi株系幼苗的鲜重则明显低于对照,其叶片的电导率显著高于对照。另外,体外MeJA处理后,可以增强小麦对高温的抵抗能力。

为了进一步研究JA信号途径参与植物高温胁迫响应的调控机制,该研究鉴定了一个拟南芥AtOPR3基因的T-DNA插入突变体opr3-3。实验证明AtOPR3基因启动子区热激元件(HSE)的缺失导致高温胁迫后其表达水平和JA合成量显著低于野生型。酵母单杂实验显示HSFA1b可能通过与AtOPR3基因启动子区HSE的结合,调控AtOPR3基因表达,并通过影响AtDREB2A的表达响应高温胁迫。综上所述,该研究揭示了JA信号途径参与植物高温胁迫响应的分子调控机制,并为调控植物中JA生物合成提供了重要的理论基础。

中国农业大学辛明明副教授和彭惠茹教授为本论文通讯作者,田雪军博士和王飞博士为本论文共同第一作者。相关工作得到了国家重大研究发展计划、转基因专项和国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/pbi.13268

来源:frontiersin 植物科学最前沿

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