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前沿 | 滕年军教授团队在百合耐热机制解析研究中取得新进展
  • 日期:2022年11月03日 17:25
  • 编辑:张红霞
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NAC转录因子广泛参与植物的逆境胁迫调控,而其在百合耐热性中的研究鲜有报道。11月2日,国际植物科学领域知名期刊Journal of Experimental Botany在线发表了法甲靠谱买球网址百合科研团队题为“A lily membrane-associated NAC transcription factor LlNAC014 is involved in thermotolerance via activation of the DREB2-HSFA3 module” 的研究论文,在百合中鉴定了一个膜结合的NAC转录因子LlNAC014,并揭示了其通过直接激活核心的DREB2-HSFA3耐热模块正向调控耐热性的作用机制。

百合(Lilium spp.)是百合科百合属多年生球根植物,是世界著名花卉,不仅可以观赏,而且有些百合还可食用和药用,因此具有很高的经济价值。百合喜冷凉湿润气候,生长适宜温度为22-28℃,高于30℃即会生长不良,出现消蕾、盲花等现象。我国夏季大部分地区气温通常高于30℃,7-8月常常超过35℃,甚至40℃,持续的高温天气严重损害百合生长发育,制约百合切花和盆花的周年生产,以及庭院百合夏季的露地应用。因此,解析百合高温胁迫响应机制,鉴定关键耐热基因,对于采用分子技术提高百合耐热性、实现百合周年生产与应用具有重要的理论和实践意义。

该研究发现LlNAC014是百合中一个膜结合的NAC家族转录因子,其基因在百合叶片中的表达受长期高温胁迫抑制,但高温可以迅速激活其蛋白功能。LlNAC014蛋白的C末端具有一个典型的跨膜结构域(TM)。在常温下,其定位于膜系统上,但在高温条件中,LlNAC014发生蛋白加工形成定位于细胞核的活性形式蛋白LlNAC14ΔC。LlNAC14ΔC在其C端具有转录激活结构域,可以在酵母和植物细胞中发挥转录激活子的作用。在百合和拟南芥中过表达LlNAC014ΔC可增加其耐热性,但在百合中沉默LlNAC014会降低耐热性。基因表达分析表明LlNAC014ΔC可以通过诱导依赖于或不依赖于热激转录因子(HSF)途径的高温响应基因的表达来激活热激反应。进一步地研究表明,LlNAC014是DREB2-HSFA3耐热核心模块的直接调节因子,其活性形式LlNAC14ΔC可直接与LlHSFA3A、LlHSFA3B和LlDREB2B启动子中的CTT(N7)AAG元件结合以激活其表达。因此,该研究发现LlNAC014通过感受高温胁迫发生蛋白加工后转移至细胞核中以激活DREB2-HSFA3模块来提高植物的耐热性。该研究通过解析LlNAC014在百合高温响应中的调控机理,为培育耐热的百合种质提供了有效的基因储备和良好的理论基础。


图1. LlNAC014通过激活DREB2-HSFA3模块正向调控百合耐热性的分子通路

法甲靠谱买球网址百合科研团队吴泽副教授和博士生李婷为共同第一作者,滕年军教授为通讯作者,团队成员张德花老师、博士生向均、已毕业研究生滕人达博士参与了研究。本研究受到国家自然科学基金(31902055)、国家重点研发计划(2019YFD1000400)、江苏省自然科学基金(BK20190532)和中央高校基本科研业务费(KJQN202032)的支持。

原文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/erac436