生物脅迫(細菌和真菌侵染等)和非生物脅迫(包括干旱、鹽和冷害等)是植物生活史中不可避免的不利因素，這些逆境脅迫因子單獨或者共同作用從而制約著農(nóng)作物的生產(chǎn)。然而，植物由于自身不能移動，當(dāng)遭受逆境環(huán)境時只能應(yīng)答外界脅迫，從而進化出一系列復(fù)雜而精密的調(diào)控機制，來感受外部脅迫并傳遞信號，最終在分子、細胞和整個植株水平形成應(yīng)激性反應(yīng)。各種逆境脅迫首先被植物細胞膜上的感應(yīng)器所感受，然后信號被傳導(dǎo)到下游并且造成第二信使的產(chǎn)生，進而引起下游的一系列生理反應(yīng)與基因表達調(diào)控，形成保護性反應(yīng)。而在植物脅迫反應(yīng)過程中，眾多的轉(zhuǎn)錄因子承上啟下，起著至關(guān)重要的作用。
中國科學(xué)院武漢植物園植物水分脅迫生物學(xué)學(xué)科組施海濤博士在產(chǎn)祝龍研究員的指導(dǎo)下，分離鑒定了一個受生物脅迫(細菌侵染)和非生物脅迫(包括干旱、鹽和冷害)大量誘導(dǎo)的擬南芥鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子ZAT6。進一步通過獲得ZAT6過表達植株和抑制表達植株，發(fā)現(xiàn)ZAT6可以正調(diào)控植物對生物脅迫(細菌侵染)和非生物脅迫(包括干旱、鹽和冷害)的抗性。生理學(xué)分析表明ZAT6正調(diào)控正常情況下和病原菌侵染過程中的活性氧含量，從而使ZAT6過表達植株表現(xiàn)為組成性激活的抗病反應(yīng)。利用染色質(zhì)免疫共沉淀(ChIP)-PCR技術(shù)，發(fā)現(xiàn)ZAT6可以直接結(jié)合水楊酸信號相關(guān)基因和CBF1-3啟動子區(qū)的TACAAT元件并正調(diào)控這些基因的表達。以上研究揭示了多種逆境脅迫下鋅指蛋白ZAT6的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)的研究結(jié)果能夠直接應(yīng)用于生產(chǎn)實際，為提高相關(guān)農(nóng)作物的抗性，減少經(jīng)濟損失提供理論基礎(chǔ)和實際操作的可行性。
以上研究獲得國家自然科學(xué)基金(No.31200194 和No.31370302)、中國科學(xué)院“百人計劃”、中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程項目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會(No.Y429371O04)和中國科學(xué)院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點實驗室優(yōu)秀青年人才計劃(No.Y352811O03和No.Y452331O03)的共同支持。相關(guān)研究結(jié)果在植物學(xué)國際期刊Plant Physiology (doi: 10.1104/pp.114.242404)上在線發(fā)表。
AtZAT6調(diào)控植物脅迫反應(yīng)的分子模型
