中科院发现一类小分子RNA靶基因介导植物抗热途径的新机制

2014-06-28 | 作者: 中国科学院 | 标签: 中科院

 来源:中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所

2014年4月11日,我所何玉科研究组在《Plant Cell》杂志上在线发表题为“HEAT-INDUCED TAS1 TARGET1 Mediates Thermotolerance via HEAT STRESS TRANSCRIPTION FACTOR A1a–Directed Pathways in Arabidopsis”的学术论文,该文报导了一类新的植物抗热基因家族-HTTs,探索了它们在植物抗热途径中的位置和调控作用,对人们深入了解植物抗热的分子机制,在遗传上改良作物抗热性状有重要意义和应用价值。

高温胁迫严重影响了作物的生长发育,是作物稳产高产的主要威胁,提高作物的抗热性是农业生产所面临的紧迫课题。植物对高温胁迫的响应是一个涉及多信号途径、多基因调控的复杂过程。 植物体类多种热激蛋白(Hsp)是已知的高温胁迫响应蛋白,热激转录因子(Hsf)是一类已知的有抗热功能的基因。然而这些Hsfs和Hsps调控途径中的关键因子知之甚少。

该研究组长期以来利用模式植物拟南芥和大白菜、青菜等蔬菜作物为研究对象,克隆和研究植物中有潜在利用价值的小RNA和抗热基因,探索作物不同品种抗热性变异的遗传基础。作者发现,TAS1-siRNAs的两个靶基因HTT1和HTT2受高温胁迫诱导表达,在拟南芥中降低或提高HTT基因的表达水平均影响植物的抗热性,而过表达TAS1基因可下调HTT基因的表达,减弱转基因植物的抗热性。进一步研究发现,热激转录因子HsfA1a可直接结合在HTT基因的启动子上,从而激活后者的转录,影响植物抗热性。同时HTT1蛋白与Hsp70-14、NF-YC2以及Hsp40等热激蛋白存在直接相互作用,形成复合体介导植物高温胁迫响应。另一方面,Hsf家族基因的表达还受到HTT基因的正调控,形成级联放大效应,促使植株在短时间内响应高温胁迫。该研究组还在大白菜上研究了HTT基因的抗热作用,发现HTT基因的表达调控机制不同于拟南芥。

该工作得到国家重点基础研究发展计划(973计划)的资助。


图注:HsfA1a调控HTT参与高温胁迫响应的机制

来源:中国科学院

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