《动物褪黑素能增强干旱启动野生型和脱落酸缺失突变型大麦的耐寒性》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 丁倩
  • 发布时间:2016-08-26
  • 动物褪黑素能参与多种植物的发育过程和各种应激反应。为了探究褪黑素的作用以及与脱落酸(ABA)在干旱启动效应诱发的耐寒性(DPICT)过程中的联系,我们选用了野生型和ABA缺失突变Az34型大麦,以便进行比较。我们系统的研究了褪黑素对两种大麦干旱启动的耐寒性作用。结果表明,早期干旱启动效应诱发内源性褪黑激素增加。此外,当冷胁迫时,外源性褪黑素使得干旱启动植物中的ABA浓度高于干旱非启动植物,ABA通过干旱依赖的方式响应。褪黑素和ABA的相互作用使植物更好的保持水分。干旱启动诱导的褪黑素积累增强了叶绿体和线粒体的抗氧化能力,在冷胁迫下维持植物光合器官中的光合电子运输。这些结果表明,外源性褪黑素通过调节亚细胞抗氧化系统和ABA水平提高大麦的DPICT。

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    • 编译者:Zhao
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    • 应激激素脱落酸(ABA)在干旱和低水量下的积累控制了许多下游适应机制。然而,控制拟南芥体内脱落酸(ABA)积累的机制尚不清楚。在约300个品种的拟南芥中,当其暴露于相同的低水量下,其中的脱落酸(ABA)水平的变化范围近乎有10倍。通过全基因组关联分析(GWAS),鉴定了含有ABA相关SNP簇的基因组区域,而这些区域内的候选基因包括已知压力或与脱落酸(ABA)相关功能的少数基因。(GWAS)的数据被用于指导反向遗传分析,其过程中发现了造成脱落酸(ABA)积累的效应物。这些效应物包括质膜定位信号蛋白(如受体样激酶、天冬氨酸蛋白酶),普遍认为与脂质结合启动相关的域蛋白,以及其他未知功能的膜蛋白如环U-box蛋白以及可能对脱落酸(ABA)积累有影响的液泡膜运输。其中,脂质启动(START)域蛋白中的功能缺失型的多态性与原始位点的气候因素有关,表明其可能进行了干旱适应。总体而言,利用脱落酸(ABA)积累作为结合全基因组关联分析(GWAS)反向遗传策略的基础,揭示了低水量下诱导的脱落酸(ABA)积累的广义自然变异,同时成功地验证了影响脱落酸(ABA)水平的基因,并且这也可能在上游干旱相关感应和信号传递机制中起作用。脱落酸(ABA)效应位点仅当在每个效应位点发生增量效应时才会被鉴定出来,并且这与脱落酸(ABA)在各分支代谢或是由具有部分多余功能基因介导作用下的累积分布是相一致的。
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    • 编译者:丁倩
    • 发布时间:2016-07-04
    • 背景 干旱胁迫是造成农作物损失的主要原因之一。作为最大转录因子家族之一的WRKY转录因子,在许多植物的生理过程调节中起重要作用,包括干旱胁迫响应。然而,关于三大主要粮食作物之一的小麦的干旱响应WRKY基因信息很少。 结果 比较小麦转录组测序数据(无论是否进行干旱处理),鉴定出48个干旱诱导WRKY基因,并对挑选的TaWRKY1和TaWRKY33作进一步研究。亚细胞定位分析表明TaWRKY1和TaWRKY33定位在小麦叶肉原生质核。发现TaWRKY1和TaWRKY33的启动子中存在许多非生物胁迫相关元素。定量实时PCR分析表明,TaWRKY1在高温和脱落酸条件下表达上调,低温下调。TaWRKY33参与温度、脱落酸和茉莉酸甲酯响应。在多种胁迫下的拟南芥中,TaWRKY1和TaWRKY33的超表达激活多个胁迫相关的下游基因,提高发芽率,促进根系生长。在脱水条件下,TaWRKY33转基因拟南芥还表现出失水率低于TaWRKY1转基因拟南芥和野生型拟南芥。最重要的是,TaWRKY33转基因株系抗热性能增强。 结论 功能作用突出WRKY在胁迫响应中的重要性。