近日，中國(guó)熱科院生物所揭示了同源異型-亮氨酸拉鏈（HD-Zip）轉(zhuǎn)錄因子家族成員調(diào)控木薯植株發(fā)育與干旱脅迫響應(yīng)平衡的機(jī)制。研究挖掘到一個(gè)響應(yīng)干旱脅迫的HD-Zip轉(zhuǎn)錄因子基因MeHDZ14，詳細(xì)研究了該轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控木薯株高和葉片發(fā)育的功能及分子機(jī)制。
木薯（Manihot esculenta Crantz）是一種重要的熱帶糧食作物，其塊根富含淀粉，是僅次于玉米的第二大淀粉供應(yīng)作物。木薯的種植區(qū)域大多為干旱半干旱地區(qū)，為了適應(yīng)熱帶地區(qū)的干旱環(huán)境，木薯發(fā)展出不同的策略以應(yīng)對(duì)干旱脅迫，包括早期生長(zhǎng)停止和延緩生長(zhǎng)等，但是木薯植株發(fā)育與干旱脅迫響應(yīng)平衡調(diào)控機(jī)制還不清楚。研究人員比較了在干旱脅迫條件下兩個(gè)典型木薯栽培品種植株發(fā)育的差異，發(fā)現(xiàn)MeHDZ14的表達(dá)在兩個(gè)栽培品種中對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)差異顯著。過(guò)表達(dá)MeHDZ14影響了轉(zhuǎn)基因木薯中激素和木質(zhì)素的合成，改變節(jié)間細(xì)胞形態(tài)，導(dǎo)致節(jié)間距明顯縮短、植株矮化，葉片下表皮細(xì)胞皺縮引起木薯葉片正面卷曲。MeHDZ14可以直接調(diào)控多個(gè)干旱脅迫響應(yīng)基因，包括調(diào)控木質(zhì)素合成和細(xì)胞壁發(fā)育的基因，如咖啡酸3-o-甲基轉(zhuǎn)移酶（MeCOMT1）。 研究結(jié)果揭示了MeHDZ14抑制赤霉素和木質(zhì)素合成、調(diào)控木薯植株發(fā)育與干旱脅迫響應(yīng)平衡的分子機(jī)制，為培育耐旱高產(chǎn)木薯新品種提供科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)研究成果以“A homeodomain-leucine zipper I transcription factor, MeHDZ14, regulates internode elongation and leaf rolling in cassava （Manihot esculenta Crantz）”為題發(fā)表于《The Crop Journal》。中國(guó)熱科院生物所于曉玲副研究員、郭鑫博士為該論文共同第一作者，阮孟斌研究員為通信作者，彭明研究員參與了論文的指導(dǎo)工作。該研究得到國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)-木薯品種改良崗（CARS11-HNCX）、海南省重大科技計(jì)劃（ZDKJ2021012）、中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院中央公益性科研單位基礎(chǔ)研究基金（1630052022008）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD1000501）、國(guó)家自然科學(xué)基金（31501378）、海南崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室（B21HJ0303）項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cj.2023.03.001
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