文獻(xiàn)速遞：TaERF87與TaAKS1協(xié)同調(diào)控小麥抗旱性的作用機(jī)理

近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)康振生院士/毛虎德課題組在小麥抗旱性的分子調(diào)控機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際權(quán)威期刊《New Phytologists》（IF=10.323、一區(qū)期刊）上。

小麥作為全球重要的主食作物，廣泛種植于干旱和半干旱地區(qū)，而全球氣候變化引發(fā)的頻繁干旱事件嚴(yán)重威脅小麥產(chǎn)量與糧食安全。植物在應(yīng)對(duì)干旱脅迫時(shí)，會(huì)通過積累脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來維持細(xì)胞滲透壓、減輕損傷，脯氨酸的合成主要由 P5CS 和 P5CR 酶催化，但這一過程的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制及上游調(diào)控因子尚未完全明確。轉(zhuǎn)錄因子在植物干旱響應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其中 ERF 家族和 bHLH 家族是重要的調(diào)控因子，已有研究證實(shí)部分成員參與干旱耐受性調(diào)控，但小麥中多數(shù) ERF 和 bHLH 轉(zhuǎn)錄因子的功能及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍有待挖掘，這為解析小麥干旱耐受機(jī)制、篩選耐早相關(guān)候選基因提出了迫切需求。

本研究通過 RNA-seq 結(jié)合 WGCNA 分析，鑒定出 ERF 家族轉(zhuǎn)錄因子 TaERF87 為小麥干旱響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的核心樞紐基因。功能驗(yàn)證表明，TaERF87 過表達(dá)可顯著提高小麥的干旱耐受性，而沉默該基因則降低小麥抗旱性，其機(jī)制是 TaERF87 通過直接結(jié)合脯氨酸合成基因 TaP5CS1 和 TaP5CR1 啟動(dòng)子區(qū)域的 GCC-box 元件，激活兩者的表達(dá)并促進(jìn)脯氨酸積累。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TaERF87 能與 bHLH 轉(zhuǎn)錄因子 TaAKS1 發(fā)生物理相互作用，且兩者協(xié)同增強(qiáng) TaP5CS1 和 TaP5CR1 的轉(zhuǎn)錄激活，TaAKS1 過表達(dá)同樣可通過促進(jìn)脯氨酸合成提升小麥抗旱性。此外，TaERF87 和 TaAKS1 均為 ABA 響應(yīng)因子 TaABF2 的靶基因，TaABF2 可結(jié)合兩者啟動(dòng)子的 ABRE 元件并激活其表達(dá)。綜上，本研究揭示了TaABF2-TaERF87/TaAKS1-TaP5CS1/TaP5CR1調(diào)控模塊通過協(xié)同促進(jìn)脯氨酸合成、維持細(xì)胞滲透平衡來增強(qiáng)小麥干旱耐受性的分子機(jī)制，為培育抗旱小麥品種提供了重要的候選基因和理論依據(jù)。

文章中，研究團(tuán)隊(duì)利用LCI檢測TaERF87 與 TaAKS1 兩個(gè)蛋白是否存在相互作用時(shí)，采用了廣州博鷺騰 PlantView 植物活體成像系統(tǒng)進(jìn)行成像。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1111/nph.18549