4月11日,海洋之神8590vip上海生命科学研究院植物生理生态研究所何玉科研究组在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 的研究论文。该研究探索了一类新的植物抗热基因家族——HTTs 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。
何玉科研究组长期以来将模式植物拟南芥和大白菜、青菜等蔬菜作物作为研究对象,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。研究发现,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。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。
HsfA1a调控HTT参与高温胁迫响应的机制