Plant Physiology [2021 IF8.0] 華中農業大(dà)學研究團隊揭示柑橘幹旱逆境應答新機(jī)制

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Plant Physiology [2021 IF8.0] 華中農業大(dà)學研究團隊揭示柑橘幹旱逆境應答新機(jī)制

華中農業大(dà)學研究團隊揭示柑橘幹旱逆境應答新機(jī)制

柑橘是目前世界第一大(dà)産業果樹(shù)，也是世界第三大(dà)貿易類農産品，其種植面積、産量以及進出口量均居各類水果之首。我國(guó)大(dà)部分(fēn)柑橘産區處于南(nán)方丘陵地區，立地條件(jiàn)差、灌溉條件(jiàn)有限，并且伴随着近年(nián)來(lái)全球氣溫升高和南(nán)方季節性缺水頻發，幹旱成爲制約柑橘産量和品質的重要逆境因子之一。因此，發掘幹旱脅迫應答功能基因和解析其分(fēn)子調控通路(lù)對改良柑橘抗旱性有重要指導意義。

近日(rì)，華中農業大(dà)學園藝植物生(shēng)物學教育部重點實驗室果樹(shù)栽培團隊在Plant Physiology 上發表了題爲 "ABF4 and ABR1 synergistically regulate amylase-mediated starch catabolism in drought tolerance" 的研究論文，報道了柑橘資源通過ABF4-ABR1轉錄調控模塊促進幹旱環境下β-澱粉酶（BMA3）介導的澱粉降解、提高可(kě)溶性糖含量增強抗旱性的分(fēn)子調控新通路(lù)。

可(kě)溶性糖作(zuò)爲一種重要的滲透保護劑，在植物逆境環境适應性中發揮重要作(zuò)用，BAM介導的澱粉降解是快(kuài)速提升植物體(tǐ)内可(kě)溶性糖含量的重要路(lù)徑，但(dàn)是關于BAM介導的澱粉降解是否響應幹旱環境及其分(fēn)子調控機(jī)制目前仍不清楚。本研究發現，脫水條件(jiàn)下枳體(tǐ)内的澱粉含量降低、可(kě)溶性糖含量顯著升高，這一過程與BAM3基因的表達上調和澱粉酶活性上升緊密關聯。随後通過轉基因方法獲得(de)BAM3過表達和VIGS幹涉材料，幹旱處理(lǐ)結果表明BAM3通過促進澱粉降解和增加可(kě)溶性糖含量提高植物抗旱能力。進一步通過啓動子轉錄活性和轉錄調控機(jī)制分(fēn)析表明，BAM3表達受幹旱環境的明顯誘導，這一過程依賴于ABA信号通路(lù)的轉錄因子ABF4和ABR1。Y1H、EMSA、ChIP-PCR、LUC等實驗證明，ABF4和ABR1能分(fēn)别特異性結合BAM3啓動子區域的ABRE和GCC-box元件(jiàn)并激活BAM3基因表達。有趣的是，ABF4同時能結合ABR1啓動子上的ABRE元件(jiàn)激活ABR1的表達，還(hái)能與ABR1在蛋白(bái)水平上互作(zuò)，形成轉錄級聯放(fàng)大(dà)信号和轉錄蛋白(bái)複合體(tǐ)ABF4-ABR1，協同促進幹旱環境下BAM3介導的澱粉降解，有效增強植物抗旱性。

綜上所述，本研究揭示了ABF4-ABR1-BAM3模塊在柑橘幹旱脅迫應答中的功能和分(fēn)子調控機(jī)制，不僅爲培育抗旱柑橘新種質提供重要功能基因，也爲柑橘水分(fēn)利用與糖分(fēn)代謝積累調控提供重要參考。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac428

文章(zhāng)中的GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。