白樺抗逆分子機制研究獲進展

2020-11-03 中科院之聲

全球乾旱化程度日益加重，因此，研究植物對乾旱脅迫的響應機制和找到抗旱關鍵基因具有重要意義。中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室研究員張道遠團隊與東北林業大學教授王玉成團隊合作，發現BpHOX2調控白樺抗滲透脅迫的分子機制。

研究發現，BpHOX2能夠誘導脯氨酸合成酶△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）及氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）基因的表達，以提高白樺的抗滲透脅迫能力。進一步發現，BpHOX2通過結合4個順式作用元件——dehydration-responsive element「RCCGAC」和Myb-p binding box「CCWACC」及兩個新發現的順式作用元件——HBS1「AAGAAG」和HBS2「TACGTG」，以調控下遊基因的表達，進而顯著提高白樺對滲透脅迫的耐受能力。相關研究成果以Betula platyphylla BpHOX2 transcription factor binds to different cis-acting elements and confers osmotic tolerance為題，發表在JIPB上。

此外，基於白樺耐鎘滲透的機制，研究人員利用RNA-seq技術，在白樺中鑑定到30個響應鎘脅迫的長鏈非編碼RNA（LncRNAs）。選擇靶基因明顯響應鎘脅迫的9個LncRNA，利用qRT-PCR驗證其調控的靶基因。研究表明，鎘脅迫條件下，LncRNA2705.1表達量上升，進而上調預測靶基因HSP18.1的表達量，增強白樺對鎘脅迫的抗性；LncRNA11415.1表達量下降，可上調預測靶基因LLDA的表達量，進而增強白樺對鎘脅迫的抗性。

該研究首次構建白樺耐鎘LncRNA調控網絡，為白樺的抗逆基因工程育種提供理論基礎和基因資源。相關研究成果以 Identification and characterization of cadmium stress-related LncRNAs from Betula platyphylla為題，發表在Plant Science上。

圖1.BpHOX2調控白樺抗滲透脅迫的分子模型

圖2.白樺耐鎘LncRNA調控網絡解析

來源：中國科學院新疆生態與地理研究所

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