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版納植物園解析植物抗凍害信號(hào)分子茉莉酸的功能與機(jī)制

2013-08-15 15:26:13         來源:西雙版納熱帶植物園     瀏覽次數(shù):

  在自然界中,植物的生長(zhǎng)發(fā)育往往受到各種環(huán)境脅迫(Stresses)的影響,如鹽害、干旱等。溫度脅迫是影響植物分布和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一。極端低溫影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段,因此揭示植物如何適應(yīng)低溫脅迫的分子機(jī)制,對(duì)于應(yīng)對(duì)環(huán)境變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。目前的研究表明,ICE–CBF/DREB1信號(hào)通路在植物抗冷害反應(yīng)中起十分重要的調(diào)控作用,然而該通路上游關(guān)鍵的調(diào)控元件仍不清楚。植物激素茉莉酸(Jasmonate)是一類重要的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì),廣泛參與調(diào)控植物的各種生理過程,如根的伸長(zhǎng)、花色素苷的積累、表皮毛的發(fā)育及抗病反應(yīng)等,但是茉莉酸信號(hào)是否參與調(diào)控植物非生物逆境抗性反應(yīng)及相應(yīng)的分子機(jī)制仍有待揭示。

  中科院西雙版納熱帶植物園余迪求研究員領(lǐng)導(dǎo)的植物分子生物學(xué)組研究發(fā)現(xiàn),植物激素茉莉酸正調(diào)控?cái)M南芥(Arabidopsisthaliana)抗凍害反應(yīng)(Freezingresponse)。外源施加茉莉酸顯著提高植物的組成型及冷馴化誘導(dǎo)的抗凍能力。相反,阻斷植物內(nèi)源茉莉酸的合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),則導(dǎo)致植物對(duì)凍害敏感,表現(xiàn)為存活率低及電導(dǎo)率高。與茉莉酸正調(diào)控植物抗凍能力相一致的是,低溫處理誘導(dǎo)內(nèi)源茉莉酸合成相關(guān)酶的表達(dá),從而提高內(nèi)源茉莉酸的含量。進(jìn)一步分析表明,茉莉酸信號(hào)途徑的抑制子JAZ蛋白能與冷信號(hào)途徑的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ICE1和ICE2相互作用。酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)分析表明,JAZ1蛋白的Jas結(jié)構(gòu)域以及ICE1轉(zhuǎn)錄因子的C端結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)它們之間的相互作用。JAZ1和JAZ4抑制ICE1的轉(zhuǎn)錄功能,從而抑制下游基因CBF3的表達(dá)。此外,茉莉酸處理顯著提高ICE–CBF/DREB1信號(hào)通路中其它冷響應(yīng)基因的表達(dá)。該研究證實(shí)植物激素茉莉酸通過控制ICE轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄功能從而調(diào)控ICE–CBF/DREB1信號(hào)通路介導(dǎo)的擬南芥抗凍害反應(yīng)。

  相關(guān)研究以JasmonateRegulatestheINDUCEROFCBFEXPRESSION–C-REPEATBINDINGFACTOR/DREBINDINGFACTOR1CascadeandFreezingToleranceinArabidopsis為題在植物學(xué)期刊ThePlantCell上在線發(fā)表。

  該研究得到國家自然科學(xué)基金(U1202264and31171183)、中國科學(xué)院基金(KSCX3-EW-N-07)及中科院“135”工程(theCAS135programXTBG-F04)的資助。

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