本网讯(通讯员史勇)我院作物基因组与分子育种中心郑旭教授团队、矫永庆教授团队和杨建平研究员团队联合解析了光信号在调控植物盐胁迫反应的分子机制。该研究成果以题为“HY5-HDA9 orchestrates the transcription of HsfA2 to modulate salt stress response in Arabidopsis”在线发表在植物学知名学术期刊Journal of Integrative Plant Biology(2022, doi:10.1111/jipb.13372.2023, IF:9.106)上。郑旭教授、矫永庆教授和杨建平研究员为共同通讯作者;博士研究生杨家蘅、硕士生曲晓和生命科学院教师李涛为共同第一作者。张会勇教授,硕士研究生高义翔,杜昊南也为此项工作做出重要贡献。
土壤盐渍化是影响全世界许多地区农业生产的主要非生物胁迫之一,严重影响作物生长并限制作物生产力,对粮食安全造成巨大威胁。在自然界中,光史植物最重要的环境因子之一,它不仅为植物提供必需的能量来源,而且还作为关键的环境信号来调控植物的生长发育及胁迫应激反应。光信号和非生物胁迫反应的整合有助于植物在不断变化的环境条件下生存。近年来,光信号调控植物生长发育及胁迫反应的报道层出不穷,但是如何调控植物盐胁迫反应的分子机制仍有待探索。
本研究通过检测拟南芥在不同光照强度下的耐盐表型,发现,植物对盐胁迫的耐受性随光照强度的增加显著增强。在此基础上,阐明了光信号调控盐胁迫的分子网络。通过双分子荧光互补、染色质免疫共沉淀、免疫印迹检测、实时荧光定量PCR等技术发现bZIP转录因子ELONGATED HYPOCOTYL 5(HY5)通过直接与热激转录因子Heat shock transcriptional factor A2(HsfA2)启动子中的G-box基序结合,抑制其转录,促进植物耐盐性。此外,HY5与组蛋白去乙酰化因子HDA9相互作用,并协同抑制HsfA2的表达。
本研究提出了一个模型来解释HY5、HDA9和HsfA2在光信号、温度和盐胁迫之间的整合作用(图1)。光和温度是植物最重要的两个环境因子,二者通过拮抗调控HY5-HDA9复合体来控制植物耐盐反应。在常温条件下,光诱导了HY5蛋白的积累,盐胁迫诱导HDA9蛋白的积累,增强HY5和HDA9之间的相互作用。此外,HY5招募HDA9直接结合HsfA2启动子抑制其表达,提高植物耐盐性。相反,在高温条件下,HY5和HDA9被降解,导致HY5-HDA9从HsfA2启动子G-box位点解离,从而降低了植物对盐胁迫的耐受性。
图1. HY5?HDA9响应光照和温度的变化动态调节植物耐盐性
(A,B)不同光照或盐浓度条件下HY5和HDA9与HsfA2启动子结合的ChIP?qPCR分析。(C)HY5?HDA9响应光照和温度变化动态调节植物的耐盐性模型。
编辑/赵倩男 签审/殷贵鸿