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內蒙古大學生命科學學院牛一丁教授課題組解析豆科牧草抗冷新機制
http://www.weixinqunso.net  2024年2月17日  來源:內蒙古大學

  生物體生長發育過程中不斷面臨各種脅迫。冷脅迫嚴重影響植物生長發育,常造成重大經濟損失;植物固定生長,無法移動以躲避惡劣環境,必須通過調整其生理生化機制來及時應對外部威脅,因而進化出感知和抵抗外界低溫脅迫的能力。扁蓿豆為苜蓿屬多年生草本植物,具有抗寒、抗旱、耐貧瘠等特點,多為典型草原和荒漠化草原的伴生種,是內蒙古草原生態補播的優質豆科牧草,也是高產優質高抗豆科牧草育種的重要基因庫。乙烯應答因子家族(AP2/ERF)是廣泛存在于植物中的一個超大轉錄因子家族,在植物的生長發育、逆境脅迫、器官構建及激素信號應答中發揮重要調控作用。

  近日,內蒙古大學牧草與特色作物生物學教育部重點實驗室牛一丁教授團隊利用建立的扁蓿豆毛根轉化技術體系,結合轉錄組、EMSA和酵母單雜交等技術手段,解析了MrERF039在提高扁蓿豆抗寒中的作用機制。研究發現MrERF039可以調控MrCAS15A等基因協同響應植物對低溫脅迫的早期應答。進一步研究發現MrERF039可以增強β-淀粉酶基因、UDP糖基轉移酶基因等多個糖合成相關基因的表達,使得過表達外源MrERF039的植株中葡萄糖、果糖和麥芽糖的含量顯著高于對照,從而增強植株低溫脅迫抗性。該研究闡明了豆科牧草應答低溫脅迫的新機制,為進一步深入研究AP2/ERF轉錄因子在調控植物抗寒性中的作用提供了新進展,也為豆科牧草抗寒分子設計育種提供了新的理論依據和候選基因。

  相關研究成果“MrDREB1 transcription factor plays an active role in the cold response of Medicago ruthenica as a sugar molecular switch”近日發表在國際植物學研究領軍期刊Plant, Cell & Environment(中科院一區Top期刊)。

  該成果得到了國家科技創新2030-重大項目、國家自然科學基金、內蒙古自治區科技重大專項、內蒙古自治區種業科技創新重大示范工程“揭榜掛帥”項目和內蒙古自治區自然科學基金重點項目的支持。內蒙古大學生命科學學院2019級博士生付佳賓為該論文第一作者,2022級博士生趙艷云為共同一作,牛一丁教授和郝金鳳副研究員為通訊作者。

  論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14845
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