近日，New Phytologist 在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)何紹貞/劉慶昌甘薯研究團隊題為“A non-tandem CCCH-type zinc finger protein，IbC3H18，functions as a nuclear transcriptional activator and enhances abiotic stress tolerance in sweet potato” 的研究論文。該論文揭示了非串聯(lián)型CCCH鋅指蛋白IbC3H18通過調(diào)節(jié)活性氧、ABA、光合作用及離子交換途徑調(diào)控甘薯逆境脅迫的分子機理。

　　甘薯（2n=B1B1B2B2B2B2=6x=90）是重要的糧食、飼料和工業(yè)原料，其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、富含淀粉，可以轉(zhuǎn)化為燃料乙醇而被視為重要的糧食和新型生物質(zhì)能源作物。甘薯較耐旱、耐瘠薄、耐低度鹽堿，加強對甘薯耐鹽抗旱性的研究，有助于充分利用我國廣闊的干旱瘠薄的丘陵和鹽漬地，而又不與糧食爭地，對國家的糧食安全和生物質(zhì)能源發(fā)展意義重大。

　　目前，植物中關(guān)于非串聯(lián)型CCCH鋅指蛋白的研究報道較少。該研究團隊從甘薯耐鹽材料ND98中克隆得到非串聯(lián)型CCCH鋅指蛋白編碼基因IbC3H18，并對其功能進行了探索。亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄激活實驗結(jié)果表明，IbC3H18是一個核定位的轉(zhuǎn)錄激活因子，能夠快速響應(yīng)鹽、旱、H2O2及ABA脅迫誘導(dǎo)。IbC3H18的啟動子上含有多個脅迫響應(yīng)順式作用元件，且能夠強烈響應(yīng)鹽及ABA的誘導(dǎo)表達。

　　研究團隊通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，獲得IbC3H18的過表達及RNAi沉默甘薯轉(zhuǎn)基因植株，系統(tǒng)的離體、水培及盆栽鑒定結(jié)果表明，過表達該基因能夠顯著增強轉(zhuǎn)基因甘薯的耐鹽、抗旱及抗氧化性，而RNAi沉默植株的抗性顯著降低。研究團隊對鹽脅迫下的過表達及RNAi沉默甘薯株系進行了RNA-seq和ChIP-seq分析。結(jié)果表明，IbC3H18能夠結(jié)合在氧清除相關(guān)基因CCS、ABA受體基因PYL8及抗逆相關(guān)基因SOS5的啟動子上激活這些基因的表達。結(jié)合RNA-seq差異基因富集結(jié)果及生理生化指標(biāo)測定結(jié)果，過表達IbC3H18通過激活ROS清除系統(tǒng)和ABA信號途徑，增加光合活性，維持離子滲透平衡來提高甘薯的抗逆性。

　　此外，研究團隊通過酵母雙雜交、熒光素酶互補（LCI）、雙分子熒光互補（BiFC）及免疫共沉淀（Co-IP）技術(shù)獲得并驗證了IbC3H18的互作蛋白IbPR5。過表達IbPR5能夠通過激活ROS清除系統(tǒng)提高轉(zhuǎn)基因煙草的抗逆性。該研究闡明了甘薯抗逆轉(zhuǎn)錄因子IbC3H18調(diào)控甘薯逆境應(yīng)答的分子機制。

　　中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后張歡為該論文的*作者，中國農(nóng)大農(nóng)學(xué)院何紹貞教授和劉慶昌教授為論文的共同通訊作者，生物學(xué)院李繼剛教授參與了該研究的指導(dǎo)工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、北京市創(chuàng)新團隊和中國博士后科學(xué)基金的經(jīng)費支持。

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