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草业学院徐彬研究组发现PvSSG与PvNAP 协同调控叶片衰老进程

发布时间:2022-08-29   文章作者:  浏览次数:

草业学院徐彬研究组发现PvSSGPvNAP 协同调控叶片衰老进程

叶片衰老进程是植物叶片发育的最终阶段,叶片早衰缩短了植物的光合周期,限制了植株的生物产量。适当延缓叶片衰老速率是提高作物、牧草和能源植物的产量和品质的重要途径。

植物体内存在一系列正向促进衰老的油门元件和反向抑制衰老的刹车元件,不同调控元件间相互作用,协同控制叶片衰老的有序进程。例如,转录因子NAPNAC-LIKE,NAC029)能够直接靶定并促进叶绿素降解基因及ABA合成基因的表达,以加速叶片衰老进程,可被视为衰老进程中的典型油门元件鸭脖官方网站|Welcome。而多个CCCH类锌指蛋白(如TZF1鸭脖官方网站|Welcome、OsDOS、PvC3H69等)在叶片衰老中起到负调节作用鸭脖官方网站|Welcome,可被视为衰老进程中的典型‘刹车元件’鸭脖官方网站|Welcome。由于这些CCCH类蛋白的具体靶蛋白或靶基因尚不清楚,其在叶片衰老调控中的具体机制仍有待发掘。这些‘刹车元件’是否及如何直接作用于‘油门元件’鸭脖官方网站|Welcome,进而精细调控衰老进程仍有待深入研究。

近日, Plant physiology 在线发表了南京农业大学草类逆境与分子生物学团队题为STRONG STAYGREEN inhibits DNA binding of PvNAP transcrption factors during leaf senescence in switchgrass的研究论文,揭示了柳枝稷CCCH类锌指蛋白PvSSG(‘Strong StayGreen’)与转录因子PvNAP1/2互作,抑制PvNAPsDNA结合能力,进而协同调控叶绿素降解及叶片衰老的分子机理。

Graphical user interface, text, applicationDescription automatically generated该文以重要能源植物和牧草柳枝稷为研究材料,筛选到能够显著抑制叶片衰老进程的CCCH 类锌指蛋白(PvSSG)。过表达和RNA干扰PvSSG导致柳枝稷叶片迟绿或早衰。PvSSG为核定位蛋白,但无转录活性。通过Y2H文库筛选,发现PvSSG与一对转录因子(PvNAP1&PvNAP2)互作鸭脖官方网站|Welcome,利用BiFC、Pull-downCo-IP等体内和体外实验进一步验证了其蛋白间互作结果。通过EMSA、Y1H和体内转录激活等实验,发现PvNAP1/2可以直接识别三个叶绿素降解基因(PvSGR, PvPAO,PvNOL)的启动子并转录激活其表达。过表达PvNAP1/2导致叶片叶绿素降解加剧和植物早衰,而共表达PvSSGPvNAP1/2则显著抑制了叶片早衰现象。进一步实验发现鸭脖官方网站|Welcome,PvSSG结合PvNAPs后,阻碍了PvNAPsDNA靶序列的绑定,阻抑其转录激活叶绿素降解基因的表达。此外,本研究还发现过表达PvSSG显著地提高了柳枝稷生物产量(30-47%),并显著改善柳枝稷的牧草品质(可溶性糖含量增加100-140%鸭脖官方网站|Welcome,粗蛋白含量增加31-66%),表明PvSSG在柳枝稷等能源草与牧草遗传改良中具有重要应用潜力鸭脖官方网站|Welcome。

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1.PvSSG-PvNAP1&2??榈骺匾堵趟亟到夂鸵镀ダ现械淖饔媚J酵?。

综上鸭脖官方网站|Welcome,本研究揭示了一个新型叶片衰老刹车元件’PvSSG与一对衰老油门元件’PvNAP1/2在叶绿素降解和叶片衰老过程中分子调控机制鸭脖官方网站|Welcome。PvSSG能够显著提高柳枝稷的生物产量和牧草品质,在草类植物遗传改良中具有应用价值。

 

南京农业大学草业学院徐彬教授为通讯作者,南京农业大学已毕业博士生谢哲倪为该论文的第一作者鸭脖官方网站|Welcome,余国辉博士后为共同第一作者。南京农业大学博士生雷珊珊,中国农业大学王慧副教授参与了本次研究。相关工作得到了国家自然科学基金项目资助鸭脖官方网站|Welcome。

原文链接:https://doi.org/10.1093/plphys/kiac397

                                                                          编辑:徐彬   校对:张义东  审核:李俊龙

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