近日，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院趙強(qiáng)博士與合作者聯(lián)合在Plant Biotechnology Journal（IF=6.84）在線發(fā)表了題為“The AP2 transcription factor NtERF172 confers drought resistance by modifying NtCAT”的研究論文。該論文發(fā)現(xiàn)AP2轉(zhuǎn)錄因子NtERF172通過(guò)調(diào)控過(guò)氧化氫酶基因NtCAT的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)氧化氫（H2O2）的清除，提高植物耐旱性的分子機(jī)理。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)趙強(qiáng)博士為第一作者和共同通訊作者，生命科學(xué)學(xué)院劉新教授參與研究工作。該論文得到了山東省高等學(xué)校青創(chuàng)計(jì)劃，湖南省煙草公司科技項(xiàng)目，山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。
干旱是一種常見(jiàn)的非生物脅迫，嚴(yán)重限制植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響產(chǎn)量和品質(zhì)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和安全造成一定的威脅。近年來(lái)，全球人口增長(zhǎng)和極端天氣頻發(fā)加劇了干旱脅迫對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響。因此，解析植物抗旱分子機(jī)理具有重要意義。
過(guò)氧化氫酶（CAT）介導(dǎo)的H2O2清除系統(tǒng)在植物響應(yīng)干旱脅迫的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，但是對(duì)于CAT的酶活性是怎樣被調(diào)控，如何參與干旱脅迫應(yīng)答的機(jī)制報(bào)道較少。本研究通過(guò)對(duì)NtCAT基因啟動(dòng)子分析和酵母單雜篩庫(kù)篩選得到了一個(gè)AP2轉(zhuǎn)錄因子NtERF172。表達(dá)分析表明NtERF172受干旱、脫落酸和H2O2的誘導(dǎo)表達(dá)。利用染色質(zhì)免疫共沉淀PCR（ChIP-PCR）和凝膠阻滯試驗(yàn)（EMSA）等技術(shù)發(fā)現(xiàn)NtERF172能夠直接結(jié)合在NtCAT的啟動(dòng)子區(qū)域，并且激活NtCAT的表達(dá)。過(guò)量表達(dá)NtERF172能夠提高轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱性，而抑制NtERF172的表達(dá)則得到相反的結(jié)果。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，NtERF172可通過(guò)提高植物體內(nèi)的CAT酶的活性，進(jìn)而可以降低體內(nèi)H2O2的積累，緩解干旱脅迫條件下活性氧的毒害作用。利用VIGS沉默NtCAT基因后，明顯降低了NtERF172過(guò)表達(dá)植株的H2O2清除能力和抗旱性。總之，該研究揭示了轉(zhuǎn)錄因子NtERF172通過(guò)直接激活過(guò)氧化氫酶NtCAT介導(dǎo)的H2O2清除系統(tǒng)，提高植物的耐旱性，為抗旱分子育種奠定了理論基礎(chǔ)和候選基因。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13419
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