我科学家破译提高作物抗旱性的分子机制
2022年07月24日   [大] [中] [小]
       中国科学院上海植物逆境生物学研究中心和普渡大学的研究人员联合破译了植物激素脱落酸(ABA)调控植物叶片衰老并促使植物重新分配体内水分和养分的机制, 从而提高作物抗旱能力。分子机制。在植物中, 负责产生养分并向其他器官供应养分的部分或器官, 如叶子, 称为源, 而嫩叶、茎、根以及花、果实、种子等器官消耗或储存养分, 称为源。图书馆。本研究表明, ABA受体PYL9和典型的下游复合物PP2C/SnRK2共同传递ABA诱导的衰老信号, 通过下游转录因子ABFs和RAV1的磷酸化激活促进衰老相关基因的表达, 最终导致衰老。在源组织中。
       衰老的叶片加速枯萎, 同时增强植物储库组织的渗透调节能力, 保证植物需要消耗养分的部分在干旱条件下优先解渴。这一发现于今天凌晨发表在国际学术期刊 PNAS 上。干旱是影响植物生存、生长和分布的最重要的非生物胁迫之一, 当前全球变暖和干旱将加剧干旱胁迫。作为一种胁迫激素, 脱落酸ABA是植物对干旱胁迫响应的重要调节因子。在干旱胁迫下, ABA信号通过其受体PYL蛋白家族抑制PP2Cs的活性来调节ABA信号通路。
       但 ABA 如何帮助植物耐受干旱的分子机制尚不完全清楚。在拟南芥中其中, ABA受体PYL家族共有14个成员, 除PYL13外, 其余均能响应ABA。为了利用PYL成员之间的差异, 更好地提高植物的抗逆能力, 朱建康课题组的研究人员对这14个成员一一筛选, 最终发现受胁迫响应启动子pRD29A控制的PYL9的过表达可以是最有效提高植物在干旱条件下的成活率。实验表明, 在两周的干旱处理下, 野生型水稻的成活率为10%, 而PYL9过表达水稻的成活率超过50%。分子机制分析表明, ABA受体PYL9和经典的下游复合物PP2C/SnRK2共同传递ABA诱导的衰老信号,

通过ABFs和RAV1转录因子诱导衰老相关基因的表达, 最终导致衰老加速黄化和枯萎。
       树叶。叶衰老是程序性细胞死亡的过程。随着叶片衰老, 植物中的养分和水分被转移到更需要养分的水库组织中。 pRD29A::PYL9转基因增强了植物汇组织的渗透调节能力, 而作为源组织的衰老叶片失去了渗透调节能力。通过这种调节, 植物的水分和养分可以优先输送到水槽组织, 提高了植物的成活率, 促进了物种的延续。
        ABA是否直接诱导叶片衰老一直存在争议。一种观点认为ABA通过诱导乙烯合成促进衰老和脱落, 但研究人员使用乙烯信号不敏感突变体来证明ABA 诱导的叶片衰老与乙烯合成无关。本研究通过分析ABA信号诱导叶片衰老的分子机制, 解决了一个长期存在的争议问题。该研究得到了国家基金委、中科院等基金的支持。

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