南湖新聞網(wǎng)訊 11月1日，New Phytologist期刊以“The JA-responsive MYC2-BADH-like transcriptional regulatory module in Poncirus trifoliata contributes to cold tolerance by modulation of glycine betaine biosynthesis”為題，在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學園藝植物生物學教育部重點實驗室柑橘抗逆團隊的研究論文。該研究團隊以柑橘抗寒資源為材料，建立了一個整合激素參與低溫脅迫應答的信號通路，揭示了低溫脅迫下甜菜堿積累的分子機制和轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡。
植物在非生物逆境下，通常體內(nèi)代謝會發(fā)生變化，自身適應脅迫能力也隨之改變。近些年來，已有很多報道表明低溫脅迫會引起植物多種次生代謝物的積累。其中，甜菜堿作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在應答低溫脅迫中發(fā)揮著重要作用。但是，低溫誘發(fā)甜菜堿積累的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制尚不清晰。我校柑橘抗逆團隊利用前期構(gòu)建的抗寒資源低溫轉(zhuǎn)錄組，發(fā)掘了一批低溫應答基因，從中篩選獲得受低溫誘導的一個甜菜堿脫氫酶類似基因PtrBADH-like（簡寫為PtrBADH-l）。
團隊研究人員首先通過超表達和VIGS技術闡明了該基因在甜菜堿合成和抗寒中的功能，之后，他們利用酵母單雜交篩選文庫成功發(fā)掘了其上游轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子PtrMYC2，并通過遺傳轉(zhuǎn)化、分子生化分析及生理指標測定，證明PtrMYC2通過結(jié)合PtrBADH-l啟動子上的順式作用元件來調(diào)控其表達。研究最后證實低溫下甜菜堿積累受植物激素JA信號調(diào)控。通過上述工作，我校柑橘抗逆團隊系統(tǒng)地解析了JA信號介導PtrMYC2-PtrBADH-l模塊調(diào)控低溫下甜菜堿積累的過程，揭示了低溫脅迫下甜菜堿積累的分子調(diào)控網(wǎng)絡，闡明了參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的信號途徑。
柑橘抗寒資源低溫脅迫下甜菜堿積累轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制模式圖
近年來，劉繼紅教授團隊在柑橘脅迫應答基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控領域取得多項創(chuàng)新性的研究成果。此前，該團隊還解析了逆境脅迫下多胺、脯氨酸積累的分子機制，揭示了轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控抗氧化酶及糖代謝基因參與脅迫應答的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡。
該研究受國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金與湖北省自然科學基金創(chuàng)新群體項目資助。園藝林學學院劉繼紅教授為通訊作者，博士研究生明如宏為第一作者。
論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.17063
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