热搜: 食品  烟台  奶粉  保健品  海产品  周黑  黑窝点  黑作坊  全聚德  小龙虾 
 
当前位置: 首页 » 行业资讯 » 健康快讯 » 正文

中国科学院植物所在玉米耐热性机制方面取得进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-04-24  来源:中国科学院
核心提示:为了鉴定玉米核心耐热转录因子,中国科学院植物研究所研究员张梅团队构建了热胁迫转录组图谱。共表达网络分析揭示了HSF和ERF家族显著富集在“热响应”类别的模块中,进一步鉴定到了核心热激转录因子ZmHSF20。为了确定ZmHSF20的功能,研究人员创制了Zmhsf20缺失突变体和过表达株系。与野生型相比,高温胁迫下,ZmHsf20过表达株系对高温更加敏感,而Zmhsf20突变体玉米耐热性增强,这表明ZmHSF20负调控玉米耐热性。
  玉米是重要的粮食作物。随着全球气候变暖的加剧,极端高温热害等频繁发生,给玉米生产带来严重影响。目前,国内外对于玉米耐热基因的克隆和功能研究相对有限,只有少数几个基因的功能被解析。热激转录因子HSF家族,作为植物热胁迫反应的关键转录因子,在玉米应答高温胁迫中的作用机制仍然未知。
 
  为了鉴定玉米核心耐热转录因子,中国科学院植物研究所研究员张梅团队构建了热胁迫转录组图谱。共表达网络分析揭示了HSF和ERF家族显著富集在“热响应”类别的模块中,进一步鉴定到了核心热激转录因子ZmHSF20。为了确定ZmHSF20的功能,研究人员创制了Zmhsf20缺失突变体和过表达株系。与野生型相比,高温胁迫下,ZmHsf20过表达株系对高温更加敏感,而Zmhsf20突变体玉米耐热性增强,这表明ZmHSF20负调控玉米耐热性。
 
  为了进一步探究ZmHSF20调控玉米耐热性的分子机制,研究人员鉴定到ZmHSF20下游基因纤维素合成酶基因ZmCesA2和热激转录因子ZmHsf4,发现ZmHSF20对ZmCesA2和ZmHsf4的表达具有抑制作用,而ZmHSF4和ZmCesA2则具有转录激活表达的调控关系。Zmhsf4突变体对热胁迫更加敏感,过表达ZmCesA2和ZmHsf4则导致耐热性增加。研究进一步通过创建Zmhsf20-1Zmhsf4-1双突突变体,证实在热胁迫反应中ZmHSF4在ZmHSF20下游发挥作用。研究结果表明,Zmhsf20突变体具有更强的耐热性可能是ZmCesA2和ZmHsf4上调表达所致。此外,通过细胞超微结构观察,研究发现Zmhsf20突变体和ZmHSF4过表达株系的细胞壁相对野生型在高温条件下具有更好的稳定性。同时,ZmHSF20通过影响ZmCesA2的表达协同调控了细胞壁合成相关基因ZmPAL1等的转录水平参与细胞壁建成。基于上述研究结果,研究人员提出了以ZmHSF20为核心的玉米高温胁迫响应模型:在Zmhsf20突变体中,ZmHsf4和ZmCesA2的表达相对在野生型中明显提升,ZmHSF4进一步促进ZmCesA2的表达,从而增加玉米的纤维素含量和细胞壁相关基因的表达,影响细胞壁的稳定性,增强玉米的耐热性。
 
  该研究阐明了ZmHSF20-ZmHSF4-ZmCesA2协同调控玉米耐热性的机制,揭示了纤维素合成和耐热性之间的关系,为提高玉米耐热性提供了基因资源,为创制耐性品种提供了新途径。
 
  近日,相关成果发表在《植物细胞》(The Plant Cell)上。研究工作得到国家重点研发计划的支持。
 
 
[ 行业资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐行业资讯
点击排行
  

鲁公网安备 37060202000213号