The Plant Cell：利用Agilent表達譜芯片研究茉莉酸調控擬南芥抗冷害反應和作用機制
中國科學院西雙版納熱帶植物園余迪求課題組致力于研究改良農作物抵抗外源逆境因子脅迫的重要功能基因及其信號分子。最新研究發(fā)現(xiàn)，植物激素茉莉酸能夠提高擬南芥抗凍害反應，并利用Agilent表達譜芯片，挖掘茉莉酸通過多條信號通路提高植物的抗凍害反應。該成果發(fā)表于頂尖雜志The Plant Cell。
研究背景：
低溫脅迫（cold stress）是影響植物分布和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一，揭示植物如何適應低溫脅迫的分子機制，對農業(yè)生產(chǎn)影響深遠；植物激素茉莉酸（Jasmonate）是一類重要的生長調節(jié)激素，廣泛參與調控植物的各種生理過程，如根的伸長、花色素苷的積累、表皮毛的發(fā)育、植物衰老及抗病反應等，但是茉莉酸是否參與調控植物的低溫抗性反應及相應的分子機制仍有待揭示。
低溫脅迫（cold stress）是影響植物分布和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一，揭示植物如何適應低溫脅迫的分子機制，對農業(yè)生產(chǎn)影響深遠；植物激素茉莉酸（Jasmonate）是一類重要的生長調節(jié)激素，廣泛參與調控植物的各種生理過程，如根的伸長、花色素苷的積累、表皮毛的發(fā)育、植物衰老及抗病反應等，但是茉莉酸是否參與調控植物的低溫抗性反應及相應的分子機制仍有待揭示。
研究思路：
研究者發(fā)現(xiàn)：外源施加茉莉酸顯著提高植物的抗凍能力；阻斷植物內源茉莉酸的合成及信號轉導則導致植物對凍害敏感，說明茉莉酸能夠促進植物的低溫抗性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸信號通路抑制子JAZ能與冷信號途徑ICE–CBF/DREB1的關鍵轉錄因子ICE1和ICE2相互作用，抑制CBF/DREB1及其下游低溫應答基因的表達。而茉莉酸受體Coi1-1可以降解JAZ，從而激活ICE1的轉錄活性，促進CBF/DREB1及其下游低溫應答基因的表達。
除了ICE–CBF/DREB1信號通路，茉莉酸是否還通過其他途徑調控植物抗冷害反應？研究者利用Agilent表達譜芯片檢測低溫條件下Coi1-1突變型和野生型擬南芥的表達譜，發(fā)現(xiàn)Coi1-1突變導致很多低溫應答基因表達下調，包括ICE–CBF/DREB1信號通路基因和其他信號通路基因及次級代謝產(chǎn)物合成酶基因。因此，茉莉酸通過調控ICE–CBF/DREB1信號通路和其他信號通路提高植物的低溫抗性。
研究意義：
本研究發(fā)現(xiàn)了一個新的植物抗冷害分子——茉莉酸，對于系統(tǒng)研究植物抵抗非生物逆境脅迫的分子生物學機制及其信號通路，揭示植物逆境脅迫反應的分子生物學網(wǎng)絡，挖掘能有效地改良農作物抵抗外源逆境因子脅迫的重要功能基因及其信號分子具有突破性意義；其作用和功能機制的闡明，對于應對環(huán)境變化，特別是低溫凍害對農業(yè)生產(chǎn)的影響具有重要價值。
本研究發(fā)現(xiàn)了一個新的植物抗冷害分子——茉莉酸，對于系統(tǒng)研究植物抵抗非生物逆境脅迫的分子生物學機制及其信號通路，揭示植物逆境脅迫反應的分子生物學網(wǎng)絡，挖掘能有效地改良農作物抵抗外源逆境因子脅迫的重要功能基因及其信號分子具有突破性意義；其作用和功能機制的闡明，對于應對環(huán)境變化，特別是低溫凍害對農業(yè)生產(chǎn)的影響具有重要價值。
原文出處：
Jasmonate Regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION–C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 Cascade and Freezing Tolerance in Arabidopsis. The Plant Cell. 2013.
Jasmonate Regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION–C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 Cascade and Freezing Tolerance in Arabidopsis. The Plant Cell. 2013.
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