我院胡秀丽教授课题组发现zmrppl13-尊龙体育游戏

发布时间:2020-12-26 11:05    浏览次数:
        玉米是我国第一大粮食作物,产量与种植面积均居粮食作物之首,在国民经济中占有重要的地位。近几年高温热害频发对全国玉米生产,尤其是对黄淮海地区夏玉米生产带来严重损失,但目前对作物耐高温机制研究远不能满足生产需要。我院胡秀丽教授课题组近日在journal of experimental botany, the journal of integrative plant biology发表了两篇原创性论文,在揭示玉米耐高温机制方面取得重要研究成果。
        (1)环腺苷酸(camp)是一种重要的信号分子,在物质代谢、能量代谢、发育调控、细胞信号传递和生物防御等过程中发挥着重要的作用,但目前对于camp在植物适应非生物胁迫机制中的作用并不清楚。
        jexb近日在线发表了胡秀丽课题组题为“a new adenylyl cyclase, putative disease resistance rpp13-like protein 3, participates in abscisic acid-mediated heat stress resistance in maize”的研究论文()。该研究证明了zmrpp13-lk3是一个新的腺苷酸环化酶,而且是植物中首个被鉴定的位于线粒体的腺苷酸环化酶,其可催化atp形成camp。
        胡秀丽课题组研究发现zmrpp13-lk3对高温胁迫存在显著响应,且受aba调控,其催化产生的camp显著提高了玉米叶中的抗氧化防护酶活性、热休克蛋白(hsps)、与aba相关的转录因子及其它基因的表达;证明了zmrpp13-lk3与abc2存在相互作用,暗示了zmrpp13-lk3催化产生的camp可能通过abc2运出线粒体,调控线粒体到核的反向信号通路;camp预处理显著提高了玉米植株在高温胁迫条件下的成活率。该研究结果为深入理解camp在植物耐高温胁迫机制中的作用奠定了基础。


图1 zmrpp13-lk3是一个新的腺苷酸环化酶并与abc2互作
 
        (2)cdpks是参与植物许多生理过程的关键激酶。目前,玉米中已鉴定出40个cdpks,其中一些能对胁迫做出快速响应。然而,是哪些cdpks以及其如何调控植物对高温胁迫的响应并不清楚。
        jipb近日在线发表了胡秀丽课题组题为“the calcium-dependent protein kinase zmcdpk7 functions in heat-stress tolerance in maize (zea mays l.)”的研究论文()。该研究发现受高温正调控的zmcdpk7位于细胞质膜,但高温胁迫条件下其可从细胞质膜转移到细胞质,并通过对位于细胞质中的zmshsp17.4磷酸化来激活其分子伴侣功能,从而提高玉米的耐热性。
        胡秀丽课题组研究发现zmcdpk7与zmshsp17.4存在相互作用,且磷酸化了shsp17.4的ser44位点和rbohb的ser99位点,并正调了这两个蛋白基因的表达。定点突变zmshsp17.4ser44-ala降低了高温胁迫下zmcdpk7增加的玉米原生质体中的cat活性,但增加了受zmcdpk7抑制的mda含量。aba正调了高温诱导的shsp17.4、zmcdpk7和rbohb表达。rbohs抑制剂预处理显著降低了高温诱导的shsp17.4和zmcdpk7的表达。zmcdpk7过表达、突变玉米株系分别显著增加、减低了玉米的耐热性。这些结果表明zmcdpk7在依赖rbohs产生的h2o2的上游和下游均起作用,并通过磷酸化shsp17.4参与了aba介导的玉米耐热性,shsp17.4的磷酸化在其伴侣功能的发挥中起着重要的作用。研究结果为理解cdpk7耐高温机制奠定了基础,也为培育出耐高温玉米新品种提供了候选基因资源。
 

图2 zmcdpk7通过磷酸化shsp17.4提高了玉米耐热性


图3 zmcdpk7提高玉米耐高温机制简图
 
        上述研究结果博士生赵玉龙为jipb论文的第一作者,杨浩老师和博士生赵玉龙为jexb共同第一作者,胡秀丽教授为通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金-河南省联合基金和河南省重点研发推广项目的资助。
(文/图  胡秀丽)
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