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钱前院士团队揭示水稻高温耐受性调控新机制

信息来源:New Phytologist  发布时间: 2021-10-22   点击数:保护视力色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)

近年来,极端高温天气频繁出现,严重影响作物的产量,对粮食安全构成了较大威胁。而水稻作为全球一半以上人口的主食之一,高温会导致水稻产量受到严重影响。因此发掘水稻耐热基因资源,进而培育耐热水稻新品种,具有重要战略意义。然而,到目前为止,对水稻高温耐受性的遗传与分子机制尚不清楚。

近日,中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室钱前团队在New Phytologist杂志上发表了题为UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase enhances rice survival at high temperature的研究论文。该研究基于细胞学、生理学和转录组学等分析揭示了HES1调控水稻高温耐受性的分子机制。

该研究中,研究人员从EMS突变体库中鉴定到hes1突变体,该突变体表现为高温敏感。通过生理生化分析发现,高温加剧了hes1突变体中ROS积累、叶绿体降解和细胞死亡。TUNEL和彗星实验表明,在高温胁迫下,hes1突变体中DNA损伤和细胞异常凋亡更严重。图位克隆结果表明,HES1编码一个尿苷二磷酸-N-乙酰葡糖胺焦磷酸化酶,具有酶活性,该基因的表达能够被高温诱导。转录组分析表明,HES1在维持叶绿体功能以及高温胁迫下水稻体内氧化还原稳态中发挥重要作用。进一步研究发现,HES1功能丧失影响了HSFs的表达,说明HES1是水稻中高温耐受性中的关键因子。以上结果表明,HES1在水稻的高温耐受性中起着关键作用。

综上所述,该项研究不仅揭示了HES1在调控水稻高温耐受性的分子机制,研究结果也为阐明水稻高温耐受性的分子机制和应对全球变暖、设计培育耐高温水稻品种提供了理论依据。