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    尹昌喜課題組揭示了乙烯-茉莉酸互作介導水稻根系響應鹽脅迫的調控機制
    發布時間:2021-05-20

    近日,我校植物科學技術學院尹昌喜課題組揭示了乙烯-茉莉酸互作介導水稻根系響應鹽脅迫的調控機制。

    鹽脅迫是限制全球糧食作物生產的主要非生物脅迫之一。據統計,全世界約有9.3億hm2的土地遭受鹽漬化,約20%的灌溉土地受到鹽漬化影響,其中我國的土壤鹽漬化面積大約有3600萬hm2,嚴重限制著我國糧食生產。水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的糧食作物之一,全球約有一半人口以稻米作為主糧。然而,鹽脅迫會造成水稻生長發育受阻,最終導致水稻減產。因此,探究水稻耐鹽機制,有望為培育耐鹽水稻品種、提高鹽漬化土地的水稻產量提供理論依據和實踐指導,進而保障我國乃至全球的糧食安全。植物激素乙烯(ETH)和茉莉酸(JA)被稱為逆境激素,它們參與調控植物響應多種逆境。然而,ETH與JA互作調控水稻種子根響應鹽脅迫的分子機制尚不清楚。

    圖1. 水稻種子根響應鹽脅迫的調控機制模式圖

    圖1. 水稻種子根響應鹽脅迫的調控機制模式圖

    該研究發現,鹽脅迫通過上調ETH生物合成基因OsSAMS、OsACS和OsACO的轉錄來促進ETH生物合成;然而,鹽脅迫誘導的乙烯不能直接抑制水稻種子根生長,而是通過促進JA的生物合成間接地抑制水稻種子根的生長。此外,鹽脅迫還可以通過ETH非依賴途徑促進JA的生物合成,進而抑制水稻種子根的生長(圖1)。進一步研究發現,鹽脅迫誘導的JA通過下調OsPLT和細胞分裂相關基因的轉錄來抑制根分生組織細胞的增殖,鹽脅迫誘導的JA還能通過下調OsXTH和OsEXP的轉錄來抑制根細胞的伸長,從而抑制水稻種子根的生長(圖1)。

    圖2. JA通過介導根細胞增殖和細胞伸長調控水稻種子根生長

    圖2. JA通過介導根細胞增殖和細胞伸長調控水稻種子根生長

    此外,通過比較JA缺失突變體cpm2與其相應野生型水稻的種子根在響應鹽脅迫方面的差異,證實了JA能夠調控水稻耐鹽性(圖2)。這意味著通過分子標記輔助選擇技術、轉基因與基因編輯等技術調控JA代謝或信號有望增強水稻耐鹽性。該研究成果為培育耐鹽水稻品種、提高鹽漬化土地的水稻產量提供了理論依據??梢?,該研究成果具有廣闊的應用前景。

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