外源茉莉酮酸甲酯通过调节相关基因表达诱导光温敏雄性不育小麦BS366离体花药开裂

植物育性与花药开裂性状相关.茉莉酮酸甲酯(methyl jasmonic acid,MeJA)是一种植物激素,广泛参与植物的胁迫应答和生长发育过程.植物体内存在6类基因所编码的酶共同维持茉莉酮酸(JA)代谢途径的畅通,并与植物花药开裂有关.本研究以小麦光温敏不育系BS366为材料,于抽穗期—开花期进行穗部离体48 h的MeJA外源处理.分别于0、1、3、6、12、24和48 h时间点收集花药并进行RNA提取.通过半定量RT-PCR分析发现,在内参基因甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)表达基本一致的情况下,BS366的JA代谢途径中参与调控的6种基因均存在不同程度的诱导表达.经MeJA的48 h处理后的离体花药开裂程度明显增大.本研究获得了BS366离体环境下JA代谢途径基因经MeJA诱导后表达水平的概况,并为诱导BS366花药开裂及人工调控育性,达到高效制种及繁种的目的提供了初步的理论依据.

拟南芥热激转录因子HSFB2b负调控植物热形态建成

为探究参与极端高温环境应答的热激转录因子(heat shock transcription factor, HSF)是否也参与了温和高温下的植物热形态建成,本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,结合一系列生理生化和遗传学实验,以及效应因子-报告基因系统(effector-reporter)等实验方法,发现热激转录因子HSFB2b受温和高温诱导,在热形态建成过程中发挥着重要作用。在温和高温(29℃)下,拟南芥突变体hsfb2b表现出比野生型更长的下胚轴表型,揭示HSFB2b作为负调控因子在热形态建成中发挥作用。亚细胞定位实验表明,HSFB2b蛋白在细胞核中发挥功能。实时荧光定量聚合酶链反应分析表明,温和高温下野生型植株中热激蛋白(heat shock proteins, HSPs)基因、热激转录因子HSFA2和茉莉酸降解基因ST2A相对于常温(22℃)时表达上调,但这些基因在突变体hsfb2b中上调倍数更大。此外,效应因子-报告基因系统实验证实HSFB2b可以结合ST2A启动子热激元件(heat shock element, HSE),从而抑制ST2A表达。综上所述,受温和高温诱导的热激转录因子HSFB2b在下胚轴伸长调控中起负调控作用,并且在分子机制上HSFB2b通过识别HSE元件,负调控茉莉酸降解相关基因ST2A的表达,从而负调控植物热形态建成。