研究發現植物抗病與發育激素交互作用新機制

2020-12-05 科學網

 

來自中科院植物生理生態研究所，阿肯色大學，密西根州立大學等處的研究人員發表了題為「Plant hormone jasmonate prioritizes defense over growth by interfering with gibberellin signaling cascade」的文章，發現了抗病與發育激素的交互作用的新機制，為抗病及高產協調的農作物設計育種提供了思路。相關成果公布在美國《國家科學院院刊》（PNAS）雜誌上。

 

文章的通訊作者發表是植物生理生態研究所何祖華研究員，密西根州立大學何勝洋（Sheng Yang He），以及阿肯色大學楊亦農教授，這項研究得到了科技部973項目和國家自然科學基金委等的支持。

 

植物抗病性往往以發育抑制作為代價，但相關的調控機制不清楚。

 

茉莉酸是一種植物激素，參與調控植物的免疫（抗病）反應，可以抑制植物的生長。赤黴素是促進植物生長的激素，是第一次綠色革命的靶標。之前何祖華課題組曾發現水稻赤黴素代謝的新途徑後（Zhu et al.，2006，Plant Cell），在這一基礎上，進一步研究抗病性與發育互作的激素調控，使之能應用於抗病和高產的分子育種。

  

在這篇文章中，來自中國和美國的研究人員共同合作，經過長期的研究，在抗病與發育激素的交互作用的機制上取得了重要進展。他們發現在水稻中通過RNA幹擾的方法下調茉莉酸的信號途徑，可以使水稻快速生長，株高和粒長明顯增加，遺傳分析證明是激發了赤黴素途徑。

 

進一步研究發現，茉莉酸可以使赤黴素信號的關鍵抑制子DELLA蛋白SLR1累積，植株矮化；而在茉莉酸途徑減弱時，SLR1蛋白快速降解，植株生長。

 

美國密西根州立大學的何勝洋實驗室發現，模式植物擬南芥的茉莉酸信號突變體也有赤黴素相關的表型。超表達茉莉酸信號的關鍵抑制子JAZ同樣能使植物表現為赤黴素超敏感的表型。像在水稻中一樣，JA也可以使擬南芥的DELLA蛋白累積。

 

進一步的研究表明，JAZ-DELLA的直接相互作用可以競爭DELLA-PIF的直接相互作用。這說明在雙子葉和單子葉植物中抗病與發育的交互作用調控機制是保守的。這些研究成果為抗病及高產協調的農作物設計育種提供了思路。（來源：生物通 萬紋）

 

 

 

 

 

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