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中国农业科学院烟草所等揭示bHLH123调控烟草耐盐性响应机制

2021年04月26日 来源:中国农业科学院烟草研究所网站 作者:刘旦
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近日,中国农业科学院烟草研究所烟草遗传育种创新团队与湖南省烟草科学研究所、青岛农业大学等单位联合攻关,发现转录因子bHLH123可通过激活NtRbohE基因的表达提高烟草耐盐性。这一新机制的发现,为了解烟草和其他作物抵御盐胁迫提供了新的线索。相关结果在线发表在《植物生理(Plant Physiology)》上。

盐害是一种常见的非生物胁迫,可对植物造成离子毒害、渗透胁迫、氧化胁迫、光合作用降低等危害,进而抑制植物的生长发育,影响产量和品质。植物中,Rboh基因表达后产生的活性氧(ROS)是植物逆境反应的重要调节因子。ROS在植物响应盐胁迫过程中起到双重作用,一方面引起氧化损伤,另一方面作为信号分子介导大量的生物过程。然而,人们对于植物如何通过Rboh介导的ROS信号途径来适应盐胁迫知之甚少。

该研究通过对NtRbohE基因启动子分析和酵母单杂筛库得到了一个bHLH转录因子NtbHLH123。表达分析表明NtbHLH123受盐处理和H2O2的诱导表达。利用染色质免疫共沉淀PCR和凝胶阻滞试验等技术发现NtbHLH123能够与NtRbohE启动子中特定的E-box基序附近序列直接结合。过量表达NtbHLH123能够提高烟草的耐盐性,而抑制NtbHLH123的表达则得到相反的结果。进一步研究表明,NtbHLH123在盐胁迫处理早期可以激活NtRbohE的表达,促进ROS的产生;在盐胁迫处理后期可以正向调控抗氧化酶介导的ROS清除系统从而清除过量的ROS,提高烟草的耐盐性。用病毒诱导的基因沉默技术沉默NtRbohE基因后,明显降低了NtbHLH123过表达植株的耐盐性和ROS清除相关基因的表达。

该研究揭示了转录因子NtbHLH123在烟草响应盐胁迫的过程中起到分子开关的作用,调控依赖于RbohROS产生机制,为研究烟草和其他作物抵御盐胁迫提供了新的线索。

该研究得到了中国农业科学院科技创新工程等项目的资助,烟草所为第一完成单位,烟草所刘旦副研究员和湖南烟科所李洋洋博士为论文共同第一作者。

中国农业科学院烟草所等揭示bHLH123调控烟草耐盐性响应机制

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