來自上海恒遠生物研究報道：植物科學(xué)*期刊《The Plant Cell》雜志在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院作物遺傳改良國家重點實驗室熊立仲教授課題組題為“MODD mediates deactivation and degradation of OsbZIP46 to negatively regulate ABA signaling and drought resistance in rice”的學(xué)術(shù)論文，研究揭示了水稻精細調(diào)控干旱應(yīng)答的新機制，對于闡明植物抗旱分子機理和促進植物抗旱遺傳改良具有重要意義。
水稻是重要的糧食作物之一，與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。近年來，隨著氣溫變暖，淡水資源匱乏，怎樣利用有效的資源獲得zui大的糧食產(chǎn)出成為亟待解決的問題。探究水稻抗旱分子機制一直是水稻團隊熊立仲教授課題組的重點研究方向。由于植物不能像動物一樣可以自由行動以趨利避害，所以植物必須通過復(fù)雜而精細的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來適應(yīng)逆境脅迫。脫落酸(ABA)作為一種逆境響應(yīng)激素，在植物與逆境抗?fàn)幹衅鸬搅伺e足輕重的作用。該課題組前期鑒定了兩個同源的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子(OsbZIP23和OsbZIP46)在促進ABA信號傳導(dǎo)和抗旱性方面的重要功能，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《plant Physiology》(Xiang et al., 2008; Tang et al., 2012)。其中，OsbZIP46的抗旱功能受到自身含有的一個結(jié)構(gòu)域(編號為D)的強烈抑制，OsbZIP46在D結(jié)構(gòu)域被刪除后才能顯著提高水稻的抗旱性，該現(xiàn)象引起了研究人員的極大興趣。
研究人員深入研究發(fā)現(xiàn)了一個可以與D結(jié)構(gòu)域直接互作的蛋白MODD，該蛋白在ABA信號傳導(dǎo)和干旱應(yīng)答中扮演著重要作用：MODD負調(diào)控ABA信號傳導(dǎo)與抗旱性，呈現(xiàn)與OsbZIP46相反的功能。經(jīng)過深入的分子機理研究，研究人員興奮地發(fā)現(xiàn)，MODD與D結(jié)構(gòu)域結(jié)合后可以進一步招募不同的蛋白來分別調(diào)控染色質(zhì)修飾和蛋白泛素化，從而實現(xiàn)對OsbZIP46的活性和蛋白穩(wěn)定性的雙重抑制。這一發(fā)現(xiàn)揭示了水稻干旱應(yīng)答的一個精巧的調(diào)控模式：在遭遇干旱脅迫時，水稻大量誘導(dǎo)并激活正調(diào)控因子OsbZIP46，促進干旱應(yīng)答;在干旱脅迫末期以及恢復(fù)期，負調(diào)控因子MODD的表達量增加并雙重抑制OsbZIP46的活性和穩(wěn)定性，從而減弱或消除干旱應(yīng)答并將其控制在合理程度，以實現(xiàn)干旱應(yīng)答與其他生理進程的平衡。該研究揭示了水稻通過精細調(diào)控正負調(diào)節(jié)因子之間的拮抗作用，來實現(xiàn)合理的干旱應(yīng)答的新機制。
此外， 《Plant Physiology》雜志發(fā)表了熊立仲課題組關(guān)于OsbZIP23作用機理的研究進展“Feedback regulation of ABA signaling and biosynthesis by a bZIP transcription factor targets drought resistance related genes”。研究通過全基因組的靶基因檢測，研究人員找到了OsbZIP23在干旱脅迫條件下結(jié)合的1471個基因，其中有眾多已報道在抗旱方面發(fā)揮重要功能的基因。特別有意思的是，OsbZIP23還可以調(diào)控ABA信號通路上游的蛋白磷酸酶和ABA合成酶類基因從而反饋調(diào)控ABA的信號傳導(dǎo)和生物合成。此項研究深入完善了水稻抗旱調(diào)控機制，為后續(xù)水稻抗旱遺傳改良提供了新思路。
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