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南農白菜系統生物學課題組在不結球白菜抗逆方面取得多項新進展

   2022-05-11 南京農業大學劉同坤1009
核心提示:近期,園藝學院侯喜林/李英教授團隊連續在《抗氧化劑》《植物學雜志》《園藝研究》發表多項不結球白菜抗逆相關研究進展。……(世界食品網-www.cctv1204.com)
近期,園藝學院侯喜林/李英教授團隊連續在《抗氧化劑》《植物學雜志》《園藝研究》發表多項不結球白菜抗逆相關研究進展。
 
  由于過去幾十年發生的無限制的工業化和城市化,非生物脅迫中的重金屬脅迫因其范圍廣、毒性強、影響時間長、不可逆等特點,已經成為全球關注的焦點。而銅作為一種重要的重金屬元素,在植物生長發育過程中發揮著關鍵作用。因此,研究植物應對銅脅迫的分析機制就顯得尤為重要。關于胞質定位型谷胱甘肽還原酶參與逆境抵御的研究已有很多,但是其調控植物銅耐受性的分子機理還不清楚。
 
  2022年2月,Antioxidants在線發表了園藝學院李英教授為通訊作者的論文“BcGR1.1, a Cytoplasmic Localized Glutathione Reductase, Enhanced Tolerance to Copper Stress inArabidopsis thaliana”,該論文揭示了不結球白菜BcGR1.1增強植物銅耐受性的分子機理。本研究表明,在不結球白菜中,BcGRs的4個同源基因分為兩種亞細胞定位類型:細胞質定位型和葉綠體定位型。其中BcGR1.1對銅脅迫最為響應。與野生型擬南芥相比,BcGR1.1過表達植株表現出較好的生長狀態。這是由于BcGR1.1的表達可以調節AsA-GSH循環,提高GSH積累、ASA利用和部分抗氧化酶活性,以清除銅脅迫引起的ROS,從而提高植物對銅脅迫的耐受性。
 
  2022年4月,The Plant Journal在線發表了園藝學院侯喜林/劉同坤教授為通訊作者的論文“BrABF3 promotes flowering through the direct activation of CONSTANStranscription in Pak choi”,該論文揭示了干旱脅迫下ABA誘導的成花機制。
 
  開花使植物從營養生長階段順利過渡到生殖生長階段,適時成花轉變是高等植物生命周期中一個至關重要的生物過程,受到內/外源因素、各種信號網絡及眾多基因的綜合調控。各種非生物脅迫,如營養缺乏、鹽和干旱等,也影響開花時間。而植物早花作為一種干旱逃逸機制,在水稻、擬南芥和不結球白菜等多種植物中保守存在。該研究通過各種遺傳和生化實驗,首次證實不結球白菜BrABF3是除CDFs、FBHs和TCPs轉錄因子以外能直接與CO啟動子結合并激活其表達的轉錄激活因子,并由此介導ABA誘導的成花轉變過程。這一機制可能是確保白菜適時過渡到開花階段所必需的,尤其是在干旱脅迫條件下。
 
  4月27日,Horticulture Research接受發表了園藝學院侯喜林/劉同坤教授為通訊作者的論文“Regulatory interaction of BcWRKY33A and BcHSFA4A promotes salt tolerance in non-heading Chinese cabbage [Brassica campestris (syn. Brassica rapa) ssp. chinensis]”,該論文揭示了不結球白菜BcWRKY33A和BcHSFA4A協調增強不結球白菜耐鹽性的分子機制。
 
  鹽漬化是威脅作物發育和生產的一種常見的環境脅迫,在全球變暖和嚴峻的環境挑戰下,土壤鹽漬化加劇導致全球耕地面積逐漸減少。植物在生長發育的過程中,鹽脅迫往往影響種子的萌發速度,限制根系的吸收能力和正常生長,最終導致植物萎蔫甚至死亡。因此,了解植物耐鹽性的分子機制具有重要意義。眾所周知,WRKY33作為植物防御過程中重要轉錄因子被廣泛研究,然而,其參與植物響應鹽脅迫過程的潛在分子機制尚未完全明確。該研究表明,不結球白菜BcWRKY33A定位于細胞核,具有較強的轉錄激活能力。在鹽脅迫下,BcWRKY33A的表達被強烈誘導,并在植物的根系中大量積累,促進高鹽環境下的根系發育。同時,BcWRKY33A與BcHSFA4A相互作用,協同調控下游耐鹽基因(如BcZAT12和BcHSP17.6A)的轉錄與表達,從而賦予不結球白菜較強的耐鹽能力。
 
  園藝學院侯喜林教授/李英教授團隊近日發表的多項研究為不結球白菜抗逆性的遺傳改良提供了分子基礎,課題組張昌偉、肖棟、黃菲藝等多位老師和研究生也參與了該項研究。以上研究工作受到國家自然科學基金(32072575)、國家大宗蔬菜產業技術體系(CARS-23-A16)、江蘇省農業科技自主創新項目(CX(20)2017)、江蘇省種業振興項目(JBGS[2021]015)、江蘇省高等學校重點學科建設專項資金(PAPD)項目等資助。



日期:2022-05-11
 
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