干旱严重影响棉花生长发育和产量,特别在棉花主产区新疆,年降水量少,干旱仍是限制棉花产量的主要因素。HSP70(70-kDa heat shock protein)作为分子伴侣在植物对非生物胁迫的应答中起着重要作用。然而,HSP70在棉花干旱胁迫应答中的功能和分子机制尚未解析。
2021年8月24日,Environmental and Experimental Botany在线发表了古天乐代言太阳集团倪志勇和曲延英教授团队题为“The cotton 70-kDa heat shock protein GhHSP70-26 plays a positive role in the drought stress response”的研究论文,该研究发现陆地棉中的HSP70(70-kDa heat shock protein)蛋白基因GhHSP70-26能够调控陆地棉对干旱胁迫的抗性。
研究人员发现,GhHSP70-26在转录水平应答PEG和ABA处理、盐、冷和热胁迫且它的转录水平与棉花品种的抗旱性正相关。异源过表达GhHSP70-26基因相比野生型烟草提高转基因烟草的抗旱能力,表现为叶片萎蔫程度低、存活率高、叶片水分损失率低、根长更长和叶绿素含量高。而且,过表达GhHSP70-26转基因烟草相比野生型烟草具有高的脯氨酸含量,高的SOD和POD酶活性,低的丙二醛含量和ROS含量。逆境应答基因NtLEA、NtERD10D、NtPOD、NtSOD和NtNCED3-1在过表达GhHSP70-26的转基因烟草中的转录水平均显著高于野生型烟草。相反,在干旱胁迫下,利用病毒诱导的基因沉默技术沉默GhHSP70-26基因的棉花相比空载体和野生型棉花,叶片严重萎蔫,水分丧失率,MDA含量和相对电导率升高。进一步研究表明GhbZIP43和GhHSF8分别结合ABRE和HSE顺式作用元件调控GhHSP70-26的转录,且GhHSP70-26蛋白与抗坏血酸过氧化物酶GhAPX2蛋白相互作用。这些结果表明GhHSP70-26蛋白通过降低细胞膜受损程度和细胞受ROS氧化胁迫的伤害在植物干旱胁迫应答中发挥正向作用。
古天乐代言太阳集团倪志勇教授、已毕业博士生刘娜、于月华副教授为该文的共同第一作者。倪志勇教授和曲延英教授为该文的共同通讯作者。已毕业硕士生毕晨曦和古天乐代言太阳集团陈全家教授参与本研究工作。该研究受到新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目(2018D01A10)的支持。
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https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104628