新疆农大倪志勇/曲延英组揭示分子伴侣调控棉花干旱胁迫应答的分子机制学术资讯

干旱严重影响棉花生长发育和产量，特别在棉花主产区新疆，年降水量少，干旱仍是限制棉花产量的主要因素。HSP70（70-kDa heat shock protein）作为分子伴侣在植物对非生物胁迫的应答中起着重要作用。然而，HSP70在棉花干旱胁迫应答中的功能和分子机制尚未解析。

2021年8月24日，Environmental and Experimental Botany在线发表了新疆农业大学倪志勇和曲延英教授团队题为“The cotton 70-kDa heat shock protein GhHSP70-26 plays a positive role in the drought stress response”的研究论文，该研究发现陆地棉中的HSP70（70-kDa heat shock protein）蛋白基因GhHSP70-26能够调控陆地棉对干旱胁迫的抗性。研究人员发现，GhHSP70-26在转录水平应答PEG和ABA处理、盐、冷和热胁迫且它的转录水平与棉花品种的抗旱性正相关。异源过表达GhHSP70-26基因相比野生型烟草提高转基因烟草的抗旱能力，表现为叶片萎蔫程度低、存活率高、叶片水分损失率低、根长更长和叶绿素含量高。而且，过表达GhHSP70-26转基因烟草相比野生型烟草具有高的脯氨酸含量，高的SOD和POD酶活性，低的丙二醛含量和ROS含量。逆境应答基因NtLEA、NtERD10D、NtPOD、NtSOD和NtNCED3-1在过表达GhHSP70-26的转基因烟草中的转录水平均显著高于野生型烟草。相反，在干旱胁迫下，利用病毒诱导的基因沉默技术沉默GhHSP70-26基因的棉花相比空载体和野生型棉花，叶片严重萎蔫，水分丧失率，MDA含量和相对电导率升高。进一步研究表明GhbZIP43和GhHSF8分别结合ABRE和HSE顺式作用元件调控GhHSP70-26的转录，且GhHSP70-26蛋白与抗坏血酸过氧化物酶GhAPX2蛋白相互作用。这些结果表明GhHSP70-26蛋白通过降低细胞膜受损程度和细胞受ROS氧化胁迫的伤害在植物干旱胁迫应答中发挥正向作用。新疆农业大学倪志勇教授、已毕业博士生刘娜、于月华副教授为该文的共同第一作者。倪志勇教授和曲延英教授为该文的共同通讯作者。已毕业硕士生毕晨曦和新疆农业大学陈全家教授参与本研究工作。该研究受到新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目（2018D01A10）的支持。