青島農大在植物耐旱機理研究中取得重要進展

2020-11-23 食品夥伴網

　　近日，青島農業大學園藝學院趙強博士與合作者聯合在Plant Biotechnology Journal（IF=6.84）在線發表了題為「The AP2 transcription factor NtERF172 confers drought resistance by modifying NtCAT」的研究論文。該論文發現AP2轉錄因子NtERF172通過調控過氧化氫酶基因NtCAT的表達來調節過氧化氫（H2O2）的清除，提高植物耐旱性的分子機理。青島農業大學趙強博士為第一作者和共同通訊作者，生命科學學院劉新教授參與研究工作。該論文得到了山東省高等學校青創計劃，湖南省菸草公司科技項目，山東省現代農業技術體系等項目的資助。


　　乾旱是一種常見的非生物脅迫，嚴重限制植物的正常生長發育，進而影響產量和品質，對農業生產和安全造成一定的威脅。近年來，全球人口增長和極端天氣頻發加劇了乾旱脅迫對農業可持續發展的影響。因此，解析植物抗旱分子機理具有重要意義。


　　過氧化氫酶（CAT）介導的H2O2清除系統在植物響應乾旱脅迫的過程中發揮重要作用，但是對於CAT的酶活性是怎樣被調控，如何參與乾旱脅迫應答的機制報導較少。本研究通過對NtCAT基因啟動子分析和酵母單雜篩庫篩選得到了一個AP2轉錄因子NtERF172。表達分析表明NtERF172受乾旱、脫落酸和H2O2的誘導表達。利用染色質免疫共沉澱PCR（ChIP-PCR）和凝膠阻滯試驗（EMSA）等技術發現NtERF172能夠直接結合在NtCAT的啟動子區域，並且激活NtCAT的表達。過量表達NtERF172能夠提高轉基因菸草的抗旱性，而抑制NtERF172的表達則得到相反的結果。進一步的研究結果表明，NtERF172可通過提高植物體內的CAT酶的活性，進而可以降低體內H2O2的積累，緩解乾旱脅迫條件下活性氧的毒害作用。利用VIGS沉默NtCAT基因後，明顯降低了NtERF172過表達植株的H2O2清除能力和抗旱性。總之，該研究揭示了轉錄因子NtERF172通過直接激活過氧化氫酶NtCAT介導的H2O2清除系統，提高植物的耐旱性，為抗旱分子育種奠定了理論基礎和候選基因。


　　原文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13419

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