干旱是威脅水稻產量最重要的非生物脅迫之一,影響水稻的高產與穩(wěn)產。MicroRNA是一類長度為19-22 nt的非編碼小RNA,在植物生長發(fā)育及逆境響應中發(fā)揮重要作用。ABA是植物最重要的“抗逆激素”,其生物合成對于植物脅迫耐受性的提高至關重要。但ABA合成的調控途徑以及miRNAs與相應靶基因之間的串擾仍有待確認。
中科院華南植物園農業(yè)與生物技術研究中心博士生高維維等,研究發(fā)現干旱時水稻miR2105直接靶向切割OsbZIP86 mRNA來調控OsbZIP86轉錄本水平,影響水稻的耐旱能力,超表達OsbZIP86或降低miR2105表達可提高水稻的耐旱性。OsbZIP86和miR2105在干旱脅迫條件下分別促進和抑制ABA合成關鍵限速酶基因OsNCED3轉錄,并且OsbZIP86可直接與OsNCED3啟動子結合并激活其表達,從而通過調節(jié)水稻體內ABA的生物合成來提高水稻耐旱性。但是,miR2105和OsbZIP86轉基因水稻只在干旱條件下影響體內ABA的生物合成,正常條件下不影響水稻的農藝性狀。進一步研究發(fā)現SnRK2蛋白激酶能在干旱條件下促進OsbZIP86的磷酸化并激活OsbZIP86活性,從而增強其對OsNCED3的轉錄激活作用。因此,該研究闡釋了miR2105-(OsSAPK10)-OsbZIP86-OsNCED3分子模塊參與水稻干旱脅迫應答的分子機理,并提出miR2105和OsbZIP86可能具有能提高水稻抗旱性,但不影響正常生長條件下水稻農藝性狀的潛能,可為后續(xù)水稻抗旱遺傳改良提供新思路。
相關研究成果已近期發(fā)表在國際學術期刊Plant Physiology(《植物生理學》)上。中科院華南植物園博士生高維維為論文第一作者,張明永研究員和夏快飛副研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、中國科學院先導計劃和廣東省湛江市科技計劃基金的資助。
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