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我校在杨树根系响应高锌胁迫分子机理研究中取得进展

更新时间  2021-05-28 00:13 阅读
本文摘要:6月20日,林木遗传选育国家重点实验室(东北林业大学)李成浩研究组在植物学国际知名期刊Plant Physiology(IF2018=6.305)上在线公开发表为题“PuHSFA4a mRNA因子通过调控活性氧的产生和增进根的生长来提升杨树的抗高锌能力”的研究论文。

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6月20日,林木遗传选育国家重点实验室(东北林业大学)李成浩研究组在植物学国际知名期刊Plant Physiology(IF2018=6.305)上在线公开发表为题“PuHSFA4a mRNA因子通过调控活性氧的产生和增进根的生长来提升杨树的抗高锌能力”的研究论文。其英文题目为“PuHSFA4a enhances tolerance to excess Zn by regulating ROS production and root development inPopulus”(http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/06/19/pp.18.01495),说明了了我国东北乡土树种大青杨PuHSFA4amRNA因子相反调控大青杨根部低锌威逼抗性的分子机制。

锌(Zn)是植物中必须的微量元素,但是在土壤中过量的锌对植物具备毒性。根系是植物吸取和累积金属的主要器官,研究植物根系号召低锌威逼的分子机理对于培育出重金属抗逆性强劲的植物具备最重要意义。然而,植物根系号召低锌威逼的mRNA调控机制研究少有报导。

由于杨树类具备成林很快、生物量大、根系繁盛等特点,被指出是可用作土壤金属污染修缮的理想树种,但其对高浓度金属离子的耐受性尚待进一步提高。该研究找到,杨树PuHSFA4a基因在根系中高丰度传达且不受过量Zn的大幅度诱导。

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在检验了PuHSFA4a的mRNA转录活性以后,该研究建构了该基因的过传达载体和诱导传达载体转基因大青杨用作表型分析。在低锌威逼下,PuHSFA4a基因过传达转基因株系的根系生长状况显著好于野生型大青杨,而其诱导传达株系的根系生长具备与过传达株系忽略的表型。

对mRNA组测序数据分析找到,低锌威逼下,PuHSFA4a可以诱导一些非生物威逼号召基因和根发育涉及基因的下调传达。利用酵母单杂交、染色质免疫系统共沉淀荧光定量PCR(ChIP-qPCR)和凝胶迁入实验(EMSA)技术,找到PuHSFA4a通过融合谷胱甘肽-S-转移酶(PuGSTU17)和马铃薯糖蛋白型磷脂酶(PuPLA2)基因启动子上的HSE元件来必要调控这两个基因的传达。紧接着,分别取得了过量传达PuGSTU17和PuPLA2,以及PuGSTU17的RNAi植株。

更进一步实验检验,PuHSFA4a通过必要调控PuGSTU17基因来提升大青杨根部GST酶活性和清理低锌威逼后产生的ROS,另一方面PuHSFA4a通过于是以调控下游靶基因PuPLA2的传达来增进根部的生长,提升植物的抗高锌能力。此外,所取得的PuHSFA4a过传达大青杨种质具备应用于Zn矿富含中国东北林区的造林计划,有很最重要的应用于前景。林木遗传选育国家重点实验室(东北林业大学)博士研究生张海珍为论文的第一作者,李成浩教授为通讯作者。

该研究获得了中央高校基本科研业务费和111计划等项目的资助。


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