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Plant Cell:揭示植物激素通过WRKY转录因子调节生长和干旱协迫分子机理

来源:搜狐网 2017-06-11 09:29



近日,爱荷华州立大学尹延海教授实验室在Plant Cell上发表了题为“Arabidopsis WRKY46, WRKY54, and WRKY70 Tranion Factors Are Involved in Brassinosteroid-Regulated Plant Growth and Drought Responses”的研究论文。该论文讲述了转录因子WRKY在BRs调节的植物生长和逆境协迫中的分子机理。

油菜素甾醇(BRs)是调节植物生长发育的重要激素。BRs通过控制下游转录因子BES1及其同源基因BZR1来开启BR信号。除了促进生长外,BRs还在干旱胁迫中起到重要的作用。但是关于BRs是如何调节干旱胁迫这方面的分子机理研究才刚刚开始。而且,转录因子WRKY长期以来都被认为在逆境条件下起作用,对于它们在受激素调节的生长上还没有相关报导。尹延海教授实验室在拟南芥中发现三个WRKY转录因子,WRKY46, WRKY54和WRKY70,跟BRs调节的植物生长和干旱胁迫有密切的关系。wrky46 wrky54 wrky70 三突变体植物具有BRs突变体相关的变小表型,而且更加抗旱。在wrky46 wrky54 wrky70 突变体植物中,和BRs合成相关的酶基因(DWF4 ,CPD 和DET2)表达下降1到5倍,内源BRs降低10%。

RNA测序分析发现在基因组水平上,WRKY46, WRKY54和WRKY70能促进跟BRs相关的生长基因表达并抑制抗旱基因的表达。WRKY54能和BRs中重要的转录因子BES1相互作用来共同调节下游目的基因表达。而且,WRKY54能被BRs中负调控元件BIN2激酶磷酸化。这个磷酸化能直接导致WRKY54蛋白被降解。这项研究表明,在正常条件下,WRKY54和BES1接收BRs信号共同促进跟植物生长的基因表达和抑制抗旱基因表达来帮助植物生长。在干旱条件下,负调控元件BIN2被激活,导致WRKY54和BES1蛋白水平降低,这样能使生长基因不被激活表达而抗旱基因因为不能被抑制而大量表达,从而来抵抗干旱条件。这项研究揭示了转录因子WRKY46, WRKY54和WRKY70在BRs正调节的植物生长和负调节的干旱胁近中起到非常关键的作用。

该研究出自爱荷华州立大学,博士研究生陈佳妮为论文第一作者,尹延海为通讯作者。其他参与者包括爱荷华州立大学的Trevor Nolan和Ye Huaxun,中国农业大学的李召虎和张明才,中国科学院遗传与发育生物学研究所的褚成才,童红宁,褚金芳和辛培勇。其中陈佳妮的部分资助来自中国国家留学基金委,相关工作得到NSF,NIH和爱荷华州立大学Plant Sciences Institute的资助。(生物谷Bioon.com)
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