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草业学院郭振飞教授团队揭示类钙调素蛋白调控苜蓿耐寒性的分子机制

发布时间:2022-06-27   文章作者:  浏览次数:

低温是影响紫花苜蓿生长发育、降低其产量的主要非生物胁迫之一。Ca2+是植物生长发育和逆境响应的胞内信使,类钙调素蛋白(CMLs, Calmodulin-like proteins)是植物细胞重要的Ca2+感受器之一鸭脖官方网站|Welcome,与Ca2+结合后活化,进一步激活靶蛋白,调控下游生理生化反应鸭脖官方网站|Welcome,但其在植物耐寒性调控中的作用知之甚少。

近日,草业学院郭振飞教授团队在Plant Physiology在线发表了题为Calmodulin-like protein (CML10) interacts with cytosolic enzymes GSTU8 and FBA6 to regulate cold tolerance的研究论文,揭示了紫花苜蓿类钙调蛋白MsCML10与细胞质谷胱甘肽硫转移酶8GSTU8)和醛缩酶6FBA6)互作,调控苜蓿耐寒性的分子机制。

该团队发现紫花苜蓿MsCML10表达受低温诱导,过表达MsCML10的转基因紫花苜蓿和蒺藜苜蓿耐寒性均提高;下调MsCML10表达的紫花苜蓿RNAi株系耐寒性降低,蒺藜苜蓿同源基因MtCML10Tnt1插入突变体mtcml10耐寒性也降低,而表达MsCML10能恢复突变体mtcml10的耐寒性。这些结果表明,MsCML10正调控耐寒性。进一步研究发现,细胞质MsGSTU8MsFBA6MsCML10的互作蛋白,且其互作需要Ca2+参与。低温处理后苜蓿GSTUFBA活性升高,活性氧(ROS)和蔗糖等可溶性糖积累;与野生型相比,紫花苜蓿过表达株系中MsGSTUFBA活性更高,ROS积累较少鸭脖官方网站|Welcome,蔗糖等可溶性糖含量更高;而RNAi株系中GSTUFBA活性较低,ROS积累更多鸭脖官方网站|Welcome,可溶性糖含量较低。

综上所述,该研究揭示了MsCML10调控紫花苜蓿耐寒性的分子机制:低温下MsCML10结合Ca2+后而活化,分别与细胞质酶MsGSTU8MsFBA6互作,促进植物维持ROS稳态,增加糖的积累,进而调控耐寒性。

1 MsCML10调控紫花苜蓿耐寒性的模式图

草业学院博士研究生于舒函为第一作者,郭振飞教授为通讯作者,该研究获得国家自然科学基金重点项目资助。这是郭振飞团队2021The Plant JournalPlant Cell and Environment分别报道苜蓿CML42鸭脖官方网站|Welcome、CTLKAIR12基因调控耐寒性研究的又一新进展。


论文链接:

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac311


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