BR調控側根發育提高植物鹽脅迫耐受研究取得進展

2021-01-08 生物谷



7月13日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心光合與環境實驗室蔡偉明研究組題以The Brassinosteroid (BR) responsive Xyloglucan Endotransglucosylase/Hydrolase 19 (XTH19) and XTH23 genes are involved in Lateral Root development under salt stress in Arabidopsis為題的研究論文，在線發表在The Plant Journal上。該研究揭示了油菜素甾醇激素信號調控細胞壁重構參與側根原基的起始來響應鹽脅迫的新機理。

油菜素甾醇在植物生長發育中有重要作用，參與調控植物發育的多個方面，包括莖葉和根的生長、維管組織的分化、育性、種子萌發、頂端優勢、光形態建成等。此外，在介導植物對環境脅迫的響應中有關鍵作用。

木葡聚糖內轉糖苷酶/水解酶（XTH）是植物細胞壁重構過程中的關鍵酶，它內切木葡聚糖，將產生的還原性末端連接到另外一個木葡聚糖鏈上，在細胞壁重構和影響植物生長發育方面有重要作用。XTH通過切割和「移植」木葡聚糖，在不降低細胞壁機械性質的前提下提供細胞壁的延展性，從而支持由膨壓驅動的細胞體積增長。有研究表明，XTH基因表達與植物根伸長具有相關性；XTH基因可響應生長素、油菜素甾醇等植物激素和其它環境信號，在植物生長調控的生理過程中起重要作用。細胞壁具有較強的可塑性，當受到發育、生物或非生物刺激時可較快重構。然而，其機制在很大程度上是未知的。

側根（LR）是植物根系的組成部分，側根發育的可塑性在植物響應外界環境的適應性中起重要作用。植物細胞壁作為細胞膜外的結構層，為植物提供結構支撐，也是抵禦各種壓力的防線；研究組前期研究表明，細胞壁重構基因XTH的作用可能有助於側根原基覆蓋組織細胞壁的鬆弛，或LR穿透表皮皮層時細胞壁的修復。研究團隊通過向重性處理擬南芥幼苗誘導側根原基起始同步化，篩選到2個編碼細胞壁木葡聚糖內轉糖苷酶基因XTH19和XTH23在鹽脅迫下LR起始中起重要作用。XTH19基因在根的分生區、伸長區、分化區以及側根原基中都有表達，XTH23基因在側根原基和LR原基覆蓋組織中表達。XTH19和XTH23基因均能響應油菜素類固醇激素信號和鹽脅迫處理。xth23突變體與野生型相比LR密度降低同時對鹽脅迫敏感，xth19xth23雙突變體進一步降低LR密度，對鹽脅迫更為敏感。相反，過量表達XTH19和XTH23能增加LR密度和鹽脅迫耐受性。xth19xth23突變體的細胞壁組分與野生型有所不同。研究進一步證明，BR信號通過下遊核心轉錄因子BES1調控XTH19和XTH23的表達，35S：：BES1增加了鹽脅迫下根系發育，而xth19xth23 &35S：：BES1轉基因植株部分互補鹽脅迫耐受性和根系發育表型。該研究揭示了油菜素甾醇激素信號通過BES1調控細胞壁重構基因XTH19和XTH23表達，並促進側根發育對鹽脅迫的適應機理。(

生物谷

Bioon.com）

相關焦點

  • 植物激素代謝組學|山東大學上海師範大學植物激素介導鹽脅迫綜述
    生長素轉運蛋白AUX1和PIN1/2在鹽脅迫下發生了變化，表明生長素的極性轉運可能減少了生長素在根系中的積累。TIR1和AFB2在鹽脅迫下表達下調，表明生長素積累的減少和生長素受體表達的抑制都維持著低生長素信號反應來調節植物的生長適應。側根（LRs）的形成也受到鹽脅迫的影響，在輕度鹽脅迫（NaCl≤50mm）下表現為誘導，而在高鹽條件下表現為抑制。
  • 遺傳發育所謝旗研究組發表「泛素化修飾調控植物低磷脅迫響應」的...
    磷是植物生長發育必需的大量元素之一，土壤中低磷脅迫會影響植物的生長並影響作物的產量。我國是世界上磷肥使用量最大的國家，施用磷肥在提高作物產量的同時也帶來了一系列環境汙染問題。因此，解析植物對低磷脅迫的響應機制並培育磷高效利用的作物是作物育種上的一個重要研究方向。
  • 近期，山東農業大學研究團隊在植物科學領域取得一系列進展
    來源 | 山東農業大學近日，山東農業大學科研團隊在蘋果側根形成、植物生長發育、蘋果響應乾旱脅迫等調控機制方面取得多項研究成果，解析了蘋果側根形成調控分子生物學新機制，認為蘋果SUMO E3連接酶MdSIZ1可以促進側根形成。
  • 朱健康院士2020年度發表6篇綜述文章,涉及植物非生物脅迫的響應、基因編輯技術、表觀遺傳調控及植物激素ABA的研究進展等
    2020年度，來自中科院上海植物逆境生物學研究中心的朱健康院士以通訊作者或共同通訊作者，共發表了 6 篇綜述文章，涉及植物非生物脅迫的響應、植物基因編輯技術、表觀遺傳調控、植物激素ABA的研究進展等內容。
  • 2020年朱健康團隊連續發表2項研究成果,在植物脅迫取得新進展
    在2019 年，朱健康團隊（通訊作者）發表了20篇高水平研究成果，在基因編輯，表觀遺傳及生物脅迫等領域取得重大突破，由於篇幅有限，iNature盤點其中的17篇文章（點擊閱讀）： 【1】2019年9月27日，國際頂級綜合類期刊National Science Review（IF:13.22）在線發表了由中科院分子植物科學卓越創新中心上海植物逆境生物學研究中心朱健康研究組完成的題為
  • SnRK2激酶調控植物生長和脅迫響應的機制
    責編 | 逸雲脫落酸（abscisic acid，ABA）是植物響應乾旱、鹽脅迫等逆境產生的一種內源激素。ABA與受體蛋白PYR/PYL結合後，解除磷酸酶PP2C對激酶SnRK2活性的抑制，激活SnRK2，誘導植物脅迫響應，抑制生長。
  • 遺傳發育所等發現植物26S蛋白酶體組裝參與鹽脅迫應答新機制
    綜上所述，該研究揭示了PBE1通過調控蛋白酶體的組裝和活性，形成脅迫特異性蛋白酶體，參與植物非生物脅迫信號的響應，調控植物幼苗由異養生長向自養生長的轉換過程。  　　26S蛋白酶體系統通過有效降解許多關鍵蛋白因子而調控植物的生長發育和對環境脅迫的響應。
  • 中科院植物所揭示植物鹽脅迫「記憶」調控新機制
    記者日前從中國科學院植物研究所獲悉，該所研究員華學軍研究組與研究員金京波研究組合作，針對植物鹽脅迫「記憶」的調控機制展開了研究，相關論文在線發表在
  • 遺傳發育所研究組在蛋白質翻譯後修飾調控植物脅迫反應研究中取得...
    甲基化修飾與一氧化氮(nitric oxide; NO)依賴的亞硝基化修飾是高度保守的蛋白質翻譯後修飾，這兩類修飾參與調控眾多生物學過程，包括調控非生物脅迫反應。但二者調控非生物脅迫的分子機制不甚清楚。
  • 海洋所在海洋多糖、寡糖調控小麥碳氮代謝研究領域取得進展
    日前，美國化學會（ACS）出版的農業領域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry 以封面文章形式刊發了中國科學院海洋研究所研究員李鵬程團隊在海洋多糖、寡糖調控小麥碳氮代謝研究領域取得的新進展，研究結果為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。
  • 研究發現植物26S蛋白酶體組裝參與鹽脅迫應答新機制
    26S蛋白酶體系統通過有效降解許多關鍵蛋白因子而調控植物的生長發育和對環境脅迫的響應。26蛋白酶體系統由20S蛋白酶體和19S蛋白酶體兩個亞複合物組成。20S蛋白酶體由多個α亞基和β亞基按照α1-7/β1-7/β1-7/α1-7方式組裝成一個中空的圓柱體結構。其亞基的突變與人類許多疾病的產生密切相關，包括心血管疾病、糖尿病、神經系統性疾病及癌症等。
  • 雲南大學趙大克博士等發表褪黑素調控植物生物逆境脅迫機制進展
    該論文系統總結了褪黑素增強植物生物逆境脅迫抗性的功能、分子機制及演化路徑，並提出了褪黑素在今後農業生產中的應用潛力。 　　褪黑素(N-乙醯基-5-甲氧基色胺，melatonin)是一種起源於35億年前原核細菌的古老分子，在細菌、真菌、原生生物、藻類、動物和植物等生物體中均普遍存在。
  • 中國農大任華中課題組在黃瓜果刺發育調控研究中取得進展
    2018年6月1日，Horticulture Research在線發表了中國農業大學園藝學院任華中教授與美國農業部農業研究署蔬菜作物研究中心果刺形成的機制仍不甚清楚，但植物特異性NAC轉錄因子家族可能在果刺起始和發育過程中起著重要作用。該文對黃瓜全基因組進行了研究，共鑑定出91個NAC同源基因。這些基因被聚類為六個亞家族；每個亞家族含有不同數量的NAC家族成員，且具有相似的內含子-外顯子結構和保守基序。實時定量PCR分析揭示這些基因的表達模式具有組織特異性，其中有10和12個基因分別在莖和果實中優先表達。
  • 褪黑素和血清素調控植物生長發育
    中國科技網•科技日報昆明12月23日電（記者趙漢斌）褪黑素及其前體血清素是人、動物和植物中兩個高度保守的分子，它們在調控一系列生理活動中發揮著重要的作用。23日來自中科院西雙版納熱帶植物園的消息，該園研究人員通過比較生理反應和轉錄組學分析，在褪黑素和血清素調控植物生長發育研究方面獲得了重要進展。褪黑素及其前體血清素由共同的前體——L-色氨酸經過一系列酶促反應合成。此前，許多研究揭示它們參與調控植物特定生長發育或逆境響應過程，但其生理與分子機理仍有待進一步研究。
  • Cell重磅:朱健康院士綜述植物非生物脅迫信號轉導
    另外,提高植物抗逆性對農業生產和環境的可持續性也至關重要,因為低抗逆作物需要消耗更多的水和肥料,極大增加環境負擔。　　區分缺水和高鹽導致的初級脅迫信號和次級脅迫信號,對於理解乾旱脅迫和鹽脅迫來說非常重要。乾旱造成的初級脅迫信號是高滲透壓脅迫,通常被簡稱為滲透脅迫。這是由於典型的低滲透壓條件對植物細胞來說並不是問題。鹽脅迫同時對細胞造成滲透脅迫和離子毒害。
  • Mol Plant | 河南大學王學路團隊揭示鹽脅迫抑制豆科植物-根瘤菌...
    大豆GSK3家族共有25個基因，其中屬於第二亞家族的GmSK2-8在高鹽脅迫下，表達受到強烈誘導，同時其表達也受到接種根瘤菌誘導。作者通過毛根轉化植株和穩定轉基因植株發現，大豆根瘤形成、早期根瘤菌侵染、根瘤原基發育和共生響應基因的表達都受到GmSK2-8的負調控。進一步通過質譜分析和生化分析，證明GmSK2-8與共生信號途徑中的關鍵轉錄因子GmNSP1相互作用。
  • 武漢大學朱玉賢院士在植物lncRNA調控研究方面取得新進展
    近日，武漢大學朱玉賢院士團隊王坤教授在植物研究經典期刊《Plant Physiology》發表了題為「Full-length annotation with multi-strategy RNA-seq uncovers transcriptional regulation of lncRNAs in cotton」的研究論文，該研究在棉花長鏈非編碼RNA(lncRNA)的注釋及轉錄調控機制上取得了重要進展
  • 【綜述 】MEP和MVA途徑在植物生長發育和脅迫響應​中研究進展
    近年來，雖然有文獻綜述了MEP和MVA途徑參與了植物生長發育和脅迫響應，但更多的是描述這兩條途徑基因突變造成的表型，對它們調控植物生長發育和脅迫的分子機制、MEP和MVA途徑上遊調控因子以及植物中MVA途徑是如何進化等問題的關注相對缺乏。
  • 植物平衡生長發育與逆境應答的分子機制研究獲進展
    由於固著生長的特性，植物不能像動物一樣有效躲避外界的不利因素。因此，其生長發育會受到各種逆境脅迫的影響。而對這些逆境脅迫及時、有效地響應，是植物存活的前提。植物激素脫落酸（Abscisic acid, ABA）被稱為「逆境激素」，參與植物的乾旱、冷和鹽等逆境脅迫的應答過程。
  • 雲南大學科研團隊解析褪黑素調控植物生物逆境脅迫的機制
    . | 雲南大學科研團隊解析褪黑素調控植物生物逆境脅迫的機制責編 | 逸雲褪黑素（N-乙醯基-5-甲氧基色胺，melatonin）是一種起源於35億年前原核細菌的古老分子，在細菌、真菌、原生生物、藻類、動物和植物等生物體中均普遍存在。