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武汉植物园揭示锌指蛋白ZAT6调控植物多重胁迫抗性的分子机制

生物胁迫(如细菌和真菌侵染)与非生物胁迫(包括干旱、盐碱和冷害)是植物生长过程中不可避免的不利因素,这些逆境因子单独或共同作用,严重制约农作物产量。由于植物无法移动,它们进化出复杂的调控网络来感知和响应外界胁迫,从细胞膜上的受体感知信号,到第二信使的产生,最终引发一系列基因表达和生理反应,形成保护机制。在这一过程中,转录因子起着关键的承上启下作用。

中国科学院武汉植物园植物水分胁迫生物学学科组施海涛博士在产祝龙研究员的指导下,分离并鉴定了一个受生物胁迫(细菌侵染)和非生物胁迫(干旱、盐和冷害)强烈诱导的拟南芥锌指结构转录因子ZAT6。通过构建ZAT6过表达和抑制表达植株,发现ZAT6正向调控植物对上述胁迫的抗性。生理学分析表明,ZAT6通过提高正常和病原菌侵染条件下的活性氧(ROS)水平,使过表达植株表现出组成性激活的抗病反应。利用染色质免疫共沉淀(ChIP)-PCR技术,研究团队发现ZAT6可直接结合水杨酸信号相关基因及CBF1-3启动子区的TACAAT元件,并正调控这些基因的表达。该研究揭示了锌指蛋白ZAT6在多重胁迫下的分子调控网络,为通过基因工程提高农作物抗逆性、减少经济损失提供了理论基础和实践依据。

本研究得到了国家自然科学基金(No.31200194和No.31370302)、中国科学院“百人计划”、中国科学院知识创新工程项目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)、中国科学院青年创新促进会(No.Y429371O04)以及中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室优秀青年人才计划(No.Y352811O03和No.Y452331O03)的资助。相关成果已发表于国际植物学权威期刊《Plant Physiology》(doi: 10.1104/pp.114.242404)。

(责任编辑:泉水)