首個潛在作物高溫感受器為農(nóng)作物抗高溫保駕護航

2022-06-21 11:57:08來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：99 評論

導讀：溫度是一個復雜的物理信號，植物面對環(huán)境溫度變化時，需要及時有效地將這一物理信號“解碼”成生物信號，從而實現(xiàn)對溫度脅迫的快速應答。

　　隨著全球氣候變暖趨勢的加劇，極端高溫成為制約世界糧食生產(chǎn)安全的最為主要的脅迫因子之一，據(jù)報道，平均氣溫每升高1℃，會造成水稻、小麥、玉米等糧食作物3%-8%左右的減產(chǎn)。因此挖掘高溫抗性基因資源、探究植物高溫響應機制以及培育抗高溫作物品種成為當前亟待解決的重大科學問題。

　　溫度是一個復雜的物理信號，植物面對環(huán)境溫度變化時，需要及時有效地將這一物理信號“解碼”成生物信號，從而實現(xiàn)對溫度脅迫的快速應答。目前鑒定到的植物溫度感受器多為調(diào)節(jié)植物在溫暖環(huán)境下的形態(tài)變化或發(fā)育轉(zhuǎn)換過程，關(guān)于植物抵抗極端高溫的溫度感受器還未曾被報道過。

　　一直以來，通過正向遺傳學方法定位克隆高溫抗性相關(guān)復雜數(shù)量性狀基因位點(QTL)是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心林鴻宣研究團隊和上海交通大學林尤舜研究團隊合作，經(jīng)過近十年的努力，通過對大規(guī)模水稻遺傳群體進行交換個體篩選和耐熱表型鑒定，定位克隆到一個控制水稻高溫抗性的基因位點TT3，并且終于成功分離克隆了水稻高溫抗性新基因位點TT3，并且闡明了其調(diào)控高溫抗性的新機制。

　　來自非洲栽培稻(CG14)的TT3基因位點相較于來自亞洲栽培稻(WYJ)的TT3基因位點具有更強的高溫抗性。通過進一步的研究發(fā)現(xiàn)TT3基因位點中存在兩個拮抗調(diào)控水稻高溫抗性的基因TT3.1和TT3.2，這為揭示復雜數(shù)量性狀的分子調(diào)控機制提供了新的視角。為了了解TT3的生產(chǎn)應用價值，研究團隊通過多代雜交回交方法把高溫抗性強的非洲栽培稻TT3基因位點導入到亞洲栽培稻中，培育成了新的抗熱品系即近等基因系NIL-TT3CG14。

　　研究團隊通過轉(zhuǎn)基因方法進一步驗證TT3.1和TT3.2的高溫抗性效果。他們發(fā)現(xiàn)，在抽穗期和灌漿期的高溫處理條件下，NIL-TT3CG14的增產(chǎn)效果高于對照品系NIL-TT3WYJ的1倍左右，同時田間高溫脅迫下的小區(qū)增產(chǎn)達到約20%。結(jié)果表明在高溫脅迫下，過量表達TT3.1或敲除TT3.2也能夠帶來2.5倍以上的增產(chǎn)效果。并且在在正常田間條件下，它們對產(chǎn)量性狀沒有負面的影響。

　　緊接著，研究團隊在機制上的進一步研究發(fā)現(xiàn)：細胞質(zhì)膜定位的TT3.1在高溫誘導下能夠發(fā)生其蛋白定位的改變，從細胞表面轉(zhuǎn)移至多囊泡體中，招募并泛素化細胞質(zhì)中的TT3.2葉綠體前體蛋白、通過多囊泡體-液泡途徑降解，從而導致進入葉綠體的成熟態(tài)TT3.2蛋白的量減少，減輕在熱脅迫下TT3.2積累所造成的葉綠體損傷，實現(xiàn)在高溫脅迫下對葉綠體的保護，從而提高水稻的高溫抗性。該項研究結(jié)果表明，TT3.1可能是一個潛在的高溫感受器，同時也闡明了葉綠體蛋白降解的新機制。

　　綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)的TT3.1-TT3.2遺傳模塊首次將植物細胞質(zhì)膜與葉綠體之間的高溫響應信號聯(lián)系起來，揭示了嶄新的植物響應極端高溫的分子機制。同時，借助分子生物技術(shù)方法將該研究發(fā)掘的抗高溫新基因TT3.1/TT3.2應用于水稻、小麥、玉米、大豆以及蔬菜等作物的抗高溫育種改良中，提高不同作物品種的高溫抗性，維持其在極端高溫下的產(chǎn)量穩(wěn)定性，對于有效應對全球氣候變暖引發(fā)的糧食安全問題具有重要意義。

　　(資料來源：科技日報)

上一篇：新型抗菌食品包裝系統(tǒng) 無毒且生物可降解延長為保質(zhì)期提高安全性

下一篇：《硅光電倍增器參數(shù)校準規(guī)范》征求意見

版權(quán)與免責聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來源：興旺寶裝備總站”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：興旺寶裝備總站”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非興旺寶裝備總站）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

我來評論

昵稱驗證碼匿名