復旦大學常芳課題組揭示花葯基因在環境高溫下保護雄性育性新功能

2020-09-10 BioArt植物

內容 | JGG

責編 | 奕梵

全球氣候變暖是人類需要面對的一個極大挑戰，也給植物及全球糧食生產帶來巨大影響。相對於營養生長，植物的生殖發育過程對溫度升高更為敏感，常常直接導致作物減產。儘管如此，人們對生殖發育過程如何響應高溫並不十分清楚。


2020年9月8日，復旦大學常芳課題組和美國賓州州立大學馬紅教授合作在Journal of Genetics and Genomics (JGG) 發表了的題為Analyses of functional conservation and divergence reveals requirement of bHLH010/089/091 for pollen development at elevated temperature in Arabidopsis 的研究論文，揭示了植物中一類bHLH轉錄因子的新功能：響應環境高溫，維持植物雄性育性。


該研究發現，植物花葯中的一類bHLH轉錄因子具有在常溫和環境高溫不同條件下維持花粉育性的雙重功能。正常生長溫度下，這一類轉錄因子和花葯中其它重要轉錄因子相互作用形成複合物，不同的轉錄因子複合物就像一把把「鑰匙」，特異地識別位於下遊基因啟動子區域的一個個與表達相關的「鎖」，從而激活各自特異下遊基因的表達，精確調控花粉發育進程；而在高溫環境下，這一類轉錄因子表達量會增加，一方面維持上述花粉發育的基本調控網絡，另一方面大量促進熱響應基因的表達，啟動花葯熱防禦機制，從而保護花粉在高溫下的正常發育、維持植物育性。


值得一提的是，這一類bHLH轉錄因子在植物中是保守的，其熱響應功能的發現，為植物育性改良和耐熱品種的開發提供了新思路。同時，研究獲得的幾個bHLH啟動子-螢光蛋白能夠特異地標記花葯絨氈層，也為植物雄性育性的基礎研究提供了重要材料。


圖：bHLH010/089/091在常溫（22℃）和高溫（28℃）環境下調節花粉發育的工作模型


復旦大學付營博士為該論文的第一作者，常芳教授和馬紅教授為該論文的共同通訊作者，相關工作得到遺傳工程國家重點實驗室、及國家自然科學基金的資助。


論文連結：

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2020.09.001

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