植物生理学:揭示柑橘对干旱胁迫的新反应机制

来源：华中农业大学2022-09-30 08336022

本文报道了柑橘资源通过ABF4-ABR1转录调控模块促进-淀粉酶(BMA3)介导的淀粉降解，提高可溶性糖含量，增强抗旱性的新的分子调控途径。

华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室果树栽培团队在植物生理学上发表了《abf4和abr1协同调控淀粉酶介导的淀粉梓醇耐旱性》一书。本文报道了一种新的柑橘资源分子调控途径，通过ABF4-ABR1转录调控模块，促进-淀粉酶(BMA3)介导的淀粉降解，提高可溶性糖含量，增强抗旱性。

柑橘是目前世界上最大的工业果树，也是世界上第三大贸易农产品。其种植面积、产量和进出口量均居各类水果之首。我国柑橘产区大多位于南方丘陵地区，立地条件差，灌溉条件有限。近年来，随着全球气温升高和南方季节性缺水频繁，干旱已成为制约柑橘产量和品质的重要不利因素之一。因此，探索干旱胁迫响应的功能基因，分析其分子调控途径，对提高柑橘的抗旱性具有重要意义。

可溶性糖作为一种重要的渗透保护剂，在植物适应不良环境中起着重要作用。BAM介导的淀粉降解是快速提高植物体内可溶性糖含量的重要途径，但BAM介导的淀粉降解是否响应干旱环境及其分子调控机制尚不清楚。本研究发现，脱水条件下，枳实淀粉含量下降，可溶性糖含量显著增加，这与BAM3基因表达上调和淀粉酶活性增加密切相关。然后通过转基因方法获得BAM3过表达和VIGS干扰材料。干旱处理结果表明，BAM3通过促进淀粉降解和提高可溶性糖含量来提高植物的抗旱性。对该启动子转录活性和转录调控机制的进一步分析表明，干旱环境明显诱导BAM3的表达，这依赖于ABA信号通路的转录因子ABF4和ABR1。Y1H、EMSA、ChIP-PCR、LUC等实验证明ABF4和ABR1能特异性结合BAM3启动子区的ABRE和GCC-box元件，激活BAM3基因表达。有趣的是，ABF4可以结合ABR1启动子上的ABRE元件激活ABR1的表达，并与ABR1在蛋白质水平上相互作用，形成转录级联放大信号和转录蛋白复合物ABF4-ABR1，可以协同促进干旱环境下BAM3介导的淀粉降解，有效增强植物的抗旱性。综上所述，本研究揭示了ABF4-ABR1-BAM3模块响应柑橘干旱胁迫的功能和分子调控机制，不仅为培育柑橘抗旱新种质提供了重要的功能基因，也为调控柑橘水分利用和糖代谢积累提供了重要参考。

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