植物所科研人员发现生物钟协调水稻抽穗期和盐胁迫适应的新机制
来源：植物研究所|发布时间：2021-08-18|【 】
盐胁迫是影响水稻等粮食作物产量的主要非生物胁迫因子之一。近年来，由于不合理的农业灌溉及全球气候变暖所致的海水倒灌，导致土壤盐碱化问题日益严重。挖掘耐盐高产的水稻品种，有助于扩大水稻的种植面积，提高作物产量。植物生物钟可以感知并整合外界环境信号，在调节植物生长发育以及胁迫响应的过程中起到关键作用，然而生物钟如何协调盐胁迫和开花时间的作用机制仍不清楚。
中科院植物所王雷研究组发现生物钟组分oself4a (oryza sativa early flowering 4a）与oself3-1（oryza sativa early flowering 3-1）及oslux（oryza sativa lux arrhythmo）在细胞核中互作组成转录抑制复合物osec1，并进一步解析了osec1协调水稻开花和耐盐性的分子机理。研究人员发现oself4a，oself3-1以及oslux的功能缺失突变体都表现出盐敏感和晚花的表型。转录组数据分析结合分子生物学实验证据表明，osgi（oryza sativa gigantea）是osec1的直接靶基因，其表达水平在时间维度受到osec1的抑制。相应地，在多个遗传背景下基因编辑获得的osgi功能丧失突变体均表现出耐盐性提高并在长日照条件下抽穗期提前的表型。此外，osgi突变体的转录组数据表明osgi除了通过已知的hd1-hd3a信号通路调控水稻抽穗期以外，还影响多个编码na 和k 离子通道的基因的转录水平。综上，该研究提出了生物钟osec1-osgi转录模块协调水稻耐盐性和抽穗期调控的机制，研究结果对于培育耐盐且抽穗期提前的水稻品种具有重要的理论意义，并提供了相关种质资源。
该研究成果8月16日在线发表于国际学术期刊plant, cell & environment，相关基因在调控水稻耐盐性方面的应用也已经申请了国家专利。植物所在读博士研究生王希岭和何雨晴为论文共同第一作者，研究员王雷为本文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和国家重点研发计划等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/pce.14167
（植物所供稿）
osec1协调水稻耐盐性和抽穗期的工作模型
水稻oself3-1蛋白作为桥梁连接oself4a与oslux的互作，形成转录抑制复合体osec1。其中，oslux作为转录因子可直接结合在osgi的启动子上，从而抑制其表达。osgi一方面通过促进oshkt2;1/2;3/2;4等编码钠、钾离子转运蛋白的基因表达，导致细胞内钠离子以及活性氧积累，从而负调控盐胁迫响应；另一方面则通过osgi-hd1-hd3a信号通路参与水稻抽穗期的调控。此外，在水稻抽穗期调控方面，osec1还可能独立于osgi，通过影响osprr73以及hd1的表达共同决定水稻的抽穗期。ld：长日照；sd：短日照。
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