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研究解析NAD調控植物鹽脅迫應答的作用機制

作者:宋檢 時間:2022-12-09 來源:互聯網

中國是鹽堿地的大國,鹽堿地面積占全世界鹽堿地總面積的十分之一。鹽堿脅迫抑制植物的生長和發育,是農作物減產的主要因素之一。深入挖掘植物抗鹽基因并研究其生物學功能,不僅有助于闡明植物鹽脅迫應答的分子機制,而且為農作物的抗逆遺傳改良提供理論基礎和候選基因。

近日,中國科學院成都生物研究所汪松虎課題組在ThePlantJournal在線發表了一篇題為ThecloningandcharacterizationofHypersensitivetoSaltStress(HSS)mutant,affectedinquinolinatesynthase,highlightstheinvolvementofNADinstress-inducedaccumulationofABAandproline的研究論文,示了細胞內眾多脫氫酶的輔酶NAD(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)在植物鹽脅迫應答中的作用機制。

通過早期EMS化學誘變,該實驗室篩選和分離到一個對鹽脅迫超敏感的擬南芥突變體植株hss(hypersensitivetosaltstress)。利用Mutmap技術鑒定到,hss的單堿基突變位于NAD早期生物合成途徑中喹啉酸合成酶(QS)高度保守的NadA的結構域中。QS基因在鹽脅迫應答中的功能一直未被揭示,主要原因是該基因的knockout突變體是致死的。該研究報道的hss突變體為該基因的knockdown突變體,點突變導致的氨基酸替換抑制了QS的酶活性,進而顯著降低了NAD的生物合成,通過遺傳互補和外源添加NAD的方式可以使突變體的鹽脅迫超敏感性得到恢復,說明NAD的不足導致了突變體對鹽脅迫的超敏感性。

研究進一步揭示了hss突變體中NAD合成不足會顯著抑制脅迫誘導并依賴于該輔酶的ABA和脯氨酸的生物合成,而ABA的合成不足會降低脅迫誘導且依賴ABA的抗逆基因的表達,脯氨酸不足會使細胞對滲透壓敏感,并誘導ROS的大量積累。有趣的是,外源添加ABA和脯氨酸只能部分恢復不能完全互補hss突變體對鹽脅迫的超敏感性,說明NAD影響的其他途徑也參與了鹽脅迫的應答。該研究不僅克隆和發現了一個新的鹽脅迫應答基因,而且揭示了NAD調節鹽脅迫應答的部分作用機制。

 

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