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版纳植物园揭示AtWRKY53通过介导气孔运动负调控植株抗旱性

2015-07-23 16:42 余迪求研究团队 中国科学院西双版纳热带植物园 阅读 0
核心摘要: 中国科学院西双版纳热带植物园余迪求团队研究发现,干旱胁迫可诱导拟南芥WRKY53基因表达上升。AtWRKY53高表达植株对干旱更加敏感,其气孔关闭受限与ABA信号无关,而是通过降低保卫细胞过氧化氢含量、增加苹果酸含量来促进气孔开放。进一步机制揭示,AtWRKY53可直接结合淀粉降解酶基因QQS启动子并上调其表达,同时上调过氧化氢酶CAT2、CAT3表达。该研究阐明了AtWRKY53负调控抗旱性的分子机制,为作物抗旱改良提供了新靶点。

WRKY家族是一类重要的转录调控因子,在拟南芥中拥有74个成员。WRKY家族各成员广泛参与植物多种生命活动,在生长发育和逆境响应(包括抗病和耐逆)中发挥关键调控作用。AtWRKY53属于拟南芥WRKY基因家族第III组成员。已有研究表明AtWRKY53在调控叶片衰老和生物胁迫反应中具有重要功能。干旱是限制农作物产量的主要环境因子之一,然而植物耐受干旱的分子机制尚不完全清楚。

中国科学院西双版纳热带植物园余迪求研究团队发现,干旱胁迫能够显著诱导拟南芥WRKY53的mRNA和蛋白水平升高。表型分析显示,与野生型相比,AtWRKY53高表达植株对干旱胁迫更加敏感。气孔运动测试及ABA含量测定结果指出,高表达植株的气孔关闭受限与ABA信号无关。进一步分析揭示,高表达植株气孔保卫细胞中过氧化氢含量降低,而苹果酸含量升高。定量PCR结果显示,过氧化氢酶基因CAT2、CAT3以及淀粉降解酶基因QQS的表达水平明显高于野生型。染色质免疫共沉淀实验证实,AtWRKY53转录因子可直接结合到QQS基因的启动子区域。综上所述,AtWRKY53高表达通过降低保卫细胞中过氧化氢含量并提高苹果酸含量,促进气孔开放,从而导致植株对干旱更加敏感。

该研究成果以“Activated expression of AtWRKY53 negatively regulates drought tolerance by mediating stomatal movement”(中文译名:AtWRKY53的激活表达通过介导气孔运动负调控抗旱性)为题发表于《Plant Cell Reports》(中文译名:《植物细胞报告》)期刊。

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