转录因子OsMYB2触发氨基酸转运蛋白OsANT1的表达调节水稻生长和耐盐性
2025-05-13 来源:本站 点击次数:252
近日，贵州大学农学院方中明教授团队在研究脱落酸信号通路对水稻生长和耐盐性的调节机制方面取得新进展。相关研究成果已经发表在国际权威期刊《Plant Physiology》（IF=8.0、一区期刊）上。
在大多数植物物种中，氨基酸是氮运输的主要形式。为满足根或叶等吸收器官发育对氮的需求，氨基酸会通过维管系统进行运输。在植物生长和发育的各种过程中，氨基酸转运蛋白（AATs）作为膜整合蛋白发挥着重要作用。其中，OsANT1 作为水稻中的一种 AAT，其在水稻中的功能与调控机制尚不明确，它是否参与水稻的生长、发育以及抗逆过程还有待深入探索。盐胁迫会导致植物体内脱落酸（ABA）积累。ABA 作为植物应对逆境胁迫的核心调节因子，能够通过调控气孔关闭、维持离子稳态、调节盐胁迫响应基因的表达以及改变代谢过程，增强植物的耐逆性。尽管已有研究揭示了 ABA 信号通路和氨基酸转运蛋白在植物耐逆性方面的作用，但水稻中 OsANT1 的具体功能以及它与 ABA 信号通路之间的关系，目前仍不明确。
在本文中，研究团队构建了OsANT1过表达品系（OsANT1 OE系）和敲除OsANT1的品系（OsANT1 C系），对比野生型后发现，OsANT1 OE系的每株分蘖数、每株饱满籽粒数和每株籽粒产量均有所增加，而OsANT1 C系的这些指标则显著降低，这说明OsANT1与水稻的生长发育密切相关。为探究OsANT1的转运特性，研究团队将表达该转运蛋白的酵母细胞在含有酪氨酸或脯氨酸作为唯一氮源的液体培养基中生长。结果显示，与空载体pDR196相比，表达OsANT1的细胞生长速率更快。此外，研究团队使用HPLC测量了野生型、OsANT1 OE系和OsANT1 C系的茎、叶鞘、叶片和籽粒中各种氨基酸的浓度，结果发现OsANT1 OE系中氨基酸浓度高于野生型ZH11，OsANT1 C 系的氨基酸浓度则低于 ZH11。这些结果表明，OsANT1主要介导了水稻中酪氨酸和脯氨酸的积累。
另外，为了研究OsANT1转基因系对盐胁迫的响应情况，研究团队测试了野生型ZH11和OsANT1转基因植物在幼苗阶段对盐胁迫的抗性。将其在高浓度盐水环境下培育 7 天后发现，OsANT1 OE系具有更高的存活率和更好的耐盐指标。接下来文章进一步探讨氯化钠和ABA对OsANT1表达水平的影响，研究团队测定了不同浓度氯化钠和ABA处理下OsANT1的表达水平，结果显示，随着ABA和氯化钠浓度逐渐增加，OsANT1的表达水平也显著上升。为鉴定可能调控OsANT1表达的转录因子，研究团队测定了ABA途径中盐响应转录因子在高盐和高ABA条件下的表达水平。结果发现，只有OsMYB2的表达水平显著增加。综合这些研究，可得出结论：OsANT1通过转录因子OsMYB2被氯化钠和ABA调控。之后，研究团队通过一系列实验进一步证实，OsMYB2 能直接结合到 OsANT1 启动子上的 MBS 元件，进而激活 OsANT1 的表达。同时，OsMYB2 过表达株系在耐盐性和生长性能方面也表现更为出色。
文章中，为了寻找转录因子结合的启动子片段，研究团队使用博鹭腾的 PlantView 植物活体成像系统进行了瞬时表达试验。
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae559
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