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WRKY基因调控植物抗逆境性状建成的分子机制研究
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  • 公布年份:
    2013
  • 中图分类:
    植物细胞遗传学
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该研究成果是2003至2010年期间研究工作的整合。首先,课题组克隆了13个水稻WRKY基因,开展非生物逆境调控其表达谱分析,并系统分析4个水稻WRKY的生物学功能:比如在根部和衰老组织中强烈表达的水稻WRKY23在调控植物抗病性和对强光及黑暗响应的敏感性等方面具备重要的生物学功能。而组成性表达的WRKY45在调控水稻植物抗病性和通过激活激素ABA生物合成基因和信号转导相关基因的表达而显著提高转基因植物抗干旱和盐碱胁迫能力等方面发挥其重要作用。继而,课题组进一步拓展了植物WRKY基因家族的生物学功能研究,挖掘出在抗病建成、成熟花粉低温冷敏感性原因、种子萌发和萌发后早期生长抗性建立、植物抵抗高温胁迫机制等生物学性状方面发挥其重要功能的WRKY功能基因。比如,拟南芥WRKY8负调控植物对真菌侵染的抗性,而负调控植物对细菌侵染的抗性。在成熟花粉中特异表达且受低温诱导的拟南芥WRKY34通过负调控低温冷响应基因CBF1-CBF3的表达水平,从而导致成熟花粉对低温非常敏感。这些研究结果部分解释成熟花粉对低温非常敏感的原因。拟南芥WRKY2在种子萌发和萌发后早期生长阶段受ABA诱导,且其积累需要ABI5、ABI3、ABA2和ABA3参与,是ABA诱导WRKY2积累的重要调控因子。这些研究证实WRKY2在ABA依赖的种子萌发和萌发后早期生长发育及抗性建立方面具备重要的调控功能。在植物抵抗高温胁迫的分子机制研究方面,挖掘出受高温诱导的拟南芥WRKY25、WRKY39、NRP1等基因。研究结果表明,高温诱导的拟南芥WRKY39是受激素SA和JA双重正调控,参与SA和JA激活的植物抵抗高温胁迫信号通路。而在高温环境下,拟南芥WRKY25则影响种子萌发率、根生长和细胞膜透性等性状而增强植物对高温胁迫的抗性。该研究成果挖掘出10个植物WRKY功能基因,它们分别在调控高温、低温、细胞衰老、种子早期萌发等非生物逆境因子的胁迫方面发挥非常重要的生物学功能。该研究成果包括20篇核心论文,被SCI收录论文15篇,累计SCI影响因子35.066,单篇最高5.364,被SCI论文他引119次。8篇代表性论文累计SCI影响因子23.604,单篇最高5.364,被SCI论文他引101次。查新分析表明,该研究组对WRKY基因家族在生物及非生物逆境胁迫方面的作用机制开展了系统而深入的研究,并证实多个WRKY基因参与植物对病原菌侵染、高温、低温及干旱等逆境因子胁迫的信号转导过程,取得了一系列创新性的研究成果,在数十种国际知名学术刊物发表,同时被国际同行广泛引用,处于国际领先水平。无论在国内还是在国外,中科院版纳热带植物园余迪求研究组在WRKY基因家族领域的研究已占据重要一席。
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