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PP|首尔大学研究团队利用Y1H等技术揭示了失活转录因子OsWRKY5通过脱落酸信号途径增强抗旱性

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-12-16 13:07:52

在作物栽培过程中,缺水条件会阻碍生长,从而降低作物生产力。因此,揭示耐旱性背后的机制是作物改良的关键任务。

近日,首尔大学研究团队在plant physiology发表了一篇名为“Inactivating transcription factor OsWRKY5 enhances drought tolerance through abscisic acid signaling pathways”的文章揭示了失活转录因子OsWRKY5通过脱落酸信号途径增强抗旱性。


我们确定OsWRKY5主要在幼苗和抽穗期的发育叶片中表达,并且其表达因干旱胁迫和 NaCl、甘露醇和脱落酸 (ABA) 处理而降低。值得注意的是,基因组编辑的功能丧失等位基因oswrky5-2和oswrky5-3赋予增强的耐旱性,以缺水条件下的植物生长来衡量。相反,OsWRKY5在激活标记系oswrky5-D 中的过表达导致相同条件下更高的易感性。OsWRKY5 活性的丧失增加了对 ABA 的敏感性,从而促进了 ABA 依赖性气孔关闭。转录组深度测序和逆转录定量聚合酶链反应分析表明,包括水稻MYB2 ( OsMYB2 )在内的非生物胁迫相关基因的表达在oswrky5敲除突变体中上调,在oswrky5-D 突变体中下调。


为了确定 OsWRKY5 是否可能直接与 OsMYB2 的启动子区域结合,我们进行了LUC、Y1H和ChIP检测。首先,我们进行了 LUC 测定以确定 OsWRKY5 是否抑制OsMYB2转录。为此,将OsMYB2的启动子与LUC报告基因融合(图 6B)。与Ubi:GFP共转染相比,携带pOsMYB2:LUC质粒的水稻原生质体中的 LUC 活性在与Ubi:OsWRKY5-GFP共转染时显着降低(图 6C)。我们通过 Y1H 测定进一步测试了OsWRKY5 的结合,揭示 OsWRKY5 直接结合OsMYB2-B启动子区域,但不结合OsMYB2 TGAC 核心序列(图 6D)。


为了检查OsWRKY5是否特异性结合OsMYB2,我们进一步使用Y1H测定突变的W-box。虽然 OsWRKY5 与pOsMYB2-W 完全结合,但它无法识别pOsMYB2-Wm(图 6E)。ChIP 分析进一步证实 OsWRKY5 与植物中OsMYB2启动子的扩增子-c 区域结合,但不与其他区域结合(图 6F)。这些结果表明 OsWRKY5 作为 OsMYB2 的直接负调节因子发挥作用通过结合OsMYB2启动子区域的重复 W-box 进行转录。

图 6OsWRKY5下调OsMYB2的转录

双萤光素酶,酵母单杂交,和染色质免疫沉淀分析表明,OsWRKY5直接结合在启动子区域中的W-box序列OsMYB2并抑制OsMYB2表达,从而下调下游基因OsMYB2在ABA信号的转导途径。我们的研究结果表明OsWRKY5作为 ABA 诱导的干旱胁迫耐受性的负调节因子,强烈表明OsWRKY5 的失活或 OsWRKY5 关键目标的操纵可能有助于提高水稻品种的耐旱性。


综上所述,OsWRKY5在耐旱方面具有重要的生物学功能,作为转录抑制因子下调ABA依赖性气孔运动相关基因和非生物胁迫相关基因。OsWRKY5 通过直接结合OsMYB2启动子区域来下调耐旱基因的表达。此外, OsWRKY5 的基因组编辑提高了耐旱性,并限制了缺水条件下粮食总产量的下降。因此,这项研究表明,通过 CRISPR/Cas9对OsWRKY5 的基因组编辑或对其下游靶点的操纵可能有助于深入了解WRKY基因的功能,并成为作物生物技术的有用策略。

图 8OsWRKY5在耐旱性中负作用模型

文献链接:https: //doi.org/10.1093/plphys/kiab492

PP|首尔大学研究团队利用Y1H等技术揭示了失活转录因子OsWRKY5通过脱落酸信号途径增强抗旱性
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