水稻作為全世界重要的糧食作物,為全世界近一半人口提供主食,也是我國主要的糧食作物之一。然而,隨著全球氣候變化加劇和人口的不斷增長,農(nóng)業(yè)用水需求的增加以及可利用淡水量的降低,干旱脅迫已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)影響作物生產(chǎn)的最重要的環(huán)境因子,嚴重威脅糧食安全。過去十年中,全球因干旱造成的農(nóng)作物減產(chǎn)約300億美元。因此,在人口壓力和全球氣候變化加劇以及淡水資源匱乏的今天,加強作物對干旱等脅迫應(yīng)答機制的研究,挖掘水稻關(guān)鍵逆境應(yīng)答因子并解析其作用機制,對改良作物耐逆性品質(zhì)和培育抗逆品種具有重要的科學(xué)意義。
近日,植物學(xué)著名期刊Molecular Plant(2022即時影響因子19.4)在線發(fā)表了浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院宋士勇團隊“The OsFTIP6-OsHB22-OsMYBR57 module regulates drought response in rice”的研究論文,揭示了OsFTIP6-OsHB22-OsMYBR57分子模塊參與水稻干旱應(yīng)答的新機制,對于水稻遺傳改良具有重要意義。
宋士勇研究員團隊篩選分離到一個干旱敏感的突變體—Osmybr57,利用RNA-seq和ChIP-seq技術(shù),發(fā)現(xiàn)OsMYBR57可以直接調(diào)控干旱響應(yīng)的關(guān)鍵基因OsbZIPs如OsbZIP23/66/72以響應(yīng)干旱脅迫。隨后篩選獲得了OsMYBR57的互作蛋白—OsHB22(homeobox家族成員),Oshb22突變體也表現(xiàn)出干旱敏感。在水稻遭遇干旱脅迫時,OsMYBR57和OsHB22均被誘導(dǎo),進而協(xié)同調(diào)控OsbZIPs表達,OsbZIPs激活OsLEA3和Rab21的表達提供水稻的抗旱能力。隨后,還通過IP-LC-MS/MS獲得了OsHB22的互作蛋白OsFTIP6,揭示了干旱脅迫下OsFTIP6與OsHB22互作并促進OsHB22從細胞質(zhì)到細胞核的移動,隨后OsHB22與OsMYBR57互作協(xié)同調(diào)控下游基因表達進行干旱響應(yīng)。該研究揭示了干旱脅迫下OsFTIP6介導(dǎo)的OsHB22的核質(zhì)穿梭模式以及OsHB22-OsMYBR57介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式協(xié)同調(diào)控抗旱基因如OsbZIPs、OsLEA3和Rab21的表達,闡明了OsFTIP6-OsHB22-OsMYBR57分子模塊介導(dǎo)水稻干旱響應(yīng)的機制。
楊麗佳博士研究生和陳穎研究員為第一作者,宋士勇研究員為通訊作者。新加坡國立大學(xué)俞皓院士、水稻所錢前院士和福建農(nóng)林大學(xué)呂培濤教授等提供了諸多建議和幫助。非常感謝舒慶堯教授、張國平教授、張?zhí)煺娼淌凇⒆魑飳W(xué)科和農(nóng)學(xué)院的大力支持和幫助。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、浙江省杰青項目、浙江省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊引進培育計劃和浙江省重點研發(fā)計劃的資助。
團隊負責(zé)人宋士勇研究員現(xiàn)為浙江大學(xué)百人計劃研究員,博導(dǎo),現(xiàn)代種業(yè)研究所副所長,主要采用基因編輯、分子遺傳學(xué)和細胞生物學(xué)等相關(guān)技術(shù)進行作物基因組功能研究,近五年主要研究結(jié)果在The Plant Cell(2017,第一作者)、Nature Plants(2018,第一作者)、Science Advances(2020,第二作者)、Molecular Plant(2021,唯一通訊),Plant Cell(2022,共同通訊)和Molecular Plant(2022,唯一通訊)等植物學(xué)著名期刊發(fā)表。目前正率領(lǐng)團隊成員繼續(xù)深入研究蛋白轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、植物激素和相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控水稻干旱低溫高溫高鹽等逆境響應(yīng)分子機制、分蘗、抽穗期和穗發(fā)芽等發(fā)育機理(作物適應(yīng)性機制),以期為水稻精準分子育種提供理論依據(jù)和分子基礎(chǔ)。實驗室平臺體系健全,氣氛良好,關(guān)系融洽,薪酬待遇優(yōu)厚,歡迎應(yīng)聘博后;課題組博后申請項目獲批率高,課題組優(yōu)秀成員已先后在中國水稻所和西北農(nóng)林等高??蒲袉挝猾@得研究員或者副教授職位。歡迎本科生參加夏令營/九推直博保研或者考研!歡迎碩士生考博?。?/span>https://person.zju.edu.cn/0019056)?
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