Plant Cell:揭示植物激素通過WRKY轉錄因子調節生長和乾旱協迫分子...
2020-12-01 生物谷
近日，愛荷華州立大學尹延海教授實驗室在Plant Cell上發表了題為「Arabidopsis WRKY46， WRKY54， and WRKY70 Tranion Factors Are Involved in Brassinosteroid-Regulated Plant Growth and Drought Responses」的研究論文。該論文講述了轉錄因子WRKY在BRs調節的植物生長和逆境協迫中的分子機理。
油菜素甾醇（BRs）是調節植物生長發育的重要激素。BRs通過控制下遊轉錄因子BES1及其同源基因BZR1來開啟BR信號。除了促進生長外，BRs還在乾旱脅迫中起到重要的作用。但是關於BRs是如何調節乾旱脅迫這方面的分子機理研究才剛剛開始。而且，轉錄因子WRKY長期以來都被認為在逆境條件下起作用，對於它們在受激素調節的生長上還沒有相關報導。尹延海教授實驗室在擬南芥中發現三個WRKY轉錄因子，WRKY46， WRKY54和WRKY70，跟BRs調節的植物生長和乾旱脅迫有密切的關係。wrky46 wrky54 wrky70 三突變體植物具有BRs突變體相關的變小表型，而且更加抗旱。在wrky46 wrky54 wrky70 突變體植物中，和BRs合成相關的酶基因（DWF4 ，CPD 和DET2）表達下降1到5倍，內源BRs降低10%。
RNA測序分析發現在基因組水平上，WRKY46， WRKY54和WRKY70能促進跟BRs相關的生長基因表達並抑制抗旱基因的表達。WRKY54能和BRs中重要的轉錄因子BES1相互作用來共同調節下遊目的基因表達。而且，WRKY54能被BRs中負調控元件BIN2激酶磷酸化。這個磷酸化能直接導致WRKY54蛋白被降解。這項研究表明，在正常條件下，WRKY54和BES1接收BRs信號共同促進跟植物生長的基因表達和抑制抗旱基因表達來幫助植物生長。在乾旱條件下，負調控元件BIN2被激活，導致WRKY54和BES1蛋白水平降低，這樣能使生長基因不被激活表達而抗旱基因因為不能被抑制而大量表達，從而來抵抗乾旱條件。這項研究揭示了轉錄因子WRKY46， WRKY54和WRKY70在BRs正調節的植物生長和負調節的乾旱脅近中起到非常關鍵的作用。
該研究出自愛荷華州立大學，博士研究生陳佳妮為論文第一作者，尹延海為通訊作者。其他參與者包括愛荷華州立大學的Trevor Nolan和Ye Huaxun，中國農業大學的李召虎和張明才，中國科學院
遺傳與發育生物學研究所的褚成才，童紅寧，褚金芳和辛培勇。其中陳佳妮的部分資助來自中國國家留學基金委，相關工作得到NSF，NIH和愛荷華州立大學Plant Sciences Institute的資助。(
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