Plant Physiology [2021 IF8.0] 華中農業(yè)大學(xué)研究團隊揭示柑橘干旱逆境應答新機制

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Plant Physiology [2021 IF8.0] 華中農業(yè)大學(xué)研究團隊揭示柑橘干旱逆境應答新機制

華中農業(yè)大學(xué)研究團隊揭示柑橘干旱逆境應答新機制

柑橘是目前世界第一大產(chǎn)業(yè)果樹(shù)，也是世界第三大貿易類(lèi)農產(chǎn)品，其種植面積、產(chǎn)量以及進(jìn)出口量均居各類(lèi)水果之首。我國大部分柑橘產(chǎn)區處于南方丘陵地區，立地條件差、灌溉條件有限，并且伴隨著(zhù)近年來(lái)全球氣溫升高和南方季節性缺水頻發(fā)，干旱成為制約柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的重要逆境因子之一。因此，發(fā)掘干旱脅迫應答功能基因和解析其分子調控通路對改良柑橘抗旱性有重要指導意義。

近日，華中農業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室果樹(shù)栽培團隊在Plant Physiology 上發(fā)表了題為 "ABF4 and ABR1 synergistically regulate amylase-mediated starch catabolism in drought tolerance" 的研究論文，報道了柑橘資源通過(guò)ABF4-ABR1轉錄調控模塊促進(jìn)干旱環(huán)境下β-淀粉酶（BMA3）介導的淀粉降解、提高可溶性糖含量增強抗旱性的分子調控新通路。

可溶性糖作為一種重要的滲透保護劑，在植物逆境環(huán)境適應性中發(fā)揮重要作用，BAM介導的淀粉降解是快速提升植物體內可溶性糖含量的重要路徑，但是關(guān)于BAM介導的淀粉降解是否響應干旱環(huán)境及其分子調控機制目前仍不清楚。本研究發(fā)現，脫水條件下枳體內的淀粉含量降低、可溶性糖含量顯著(zhù)升高，這一過(guò)程與BAM3基因的表達上調和淀粉酶活性上升緊密關(guān)聯(lián)。隨后通過(guò)轉基因方法獲得BAM3過(guò)表達和VIGS干涉材料，干旱處理結果表明BAM3通過(guò)促進(jìn)淀粉降解和增加可溶性糖含量提高植物抗旱能力。進(jìn)一步通過(guò)啟動(dòng)子轉錄活性和轉錄調控機制分析表明，BAM3表達受干旱環(huán)境的明顯誘導，這一過(guò)程依賴(lài)于A(yíng)BA信號通路的轉錄因子ABF4和ABR1。Y1H、EMSA、ChIP-PCR、LUC等實(shí)驗證明，ABF4和ABR1能分別特異性結合BAM3啟動(dòng)子區域的ABRE和GCC-box元件并激活BAM3基因表達。有趣的是，ABF4同時(shí)能結合ABR1啟動(dòng)子上的ABRE元件激活ABR1的表達，還能與ABR1在蛋白水平上互作，形成轉錄級聯(lián)放大信號和轉錄蛋白復合體ABF4-ABR1，協(xié)同促進(jìn)干旱環(huán)境下BAM3介導的淀粉降解，有效增強植物抗旱性。

綜上所述，本研究揭示了ABF4-ABR1-BAM3模塊在柑橘干旱脅迫應答中的功能和分子調控機制，不僅為培育抗旱柑橘新種質(zhì)提供重要功能基因，也為柑橘水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。