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【转载】The Crop Journal | 广东农科院揭示糖基转移酶OsUGT706D2调控水稻耐冷和耐淹性

时间:2024-05-28 09:38 来源:The Crop Journal 【字体:

  黄酮代谢物在植物调控各种逆境胁迫过程中发挥了重要作用。糖基转移酶是调控黄酮代谢物合成的重要酶类之一,通过调节黄酮类代谢物的生物活成及内源平衡,影响植物对各种逆境胁迫的耐受性。在水稻中,UDP-糖基转移酶也被证明通过调节黄酮代谢,提高水稻对各种非生物胁迫的耐受性,包括干旱、高盐、高温和UV-B照射等。但UDP-糖基转移酶在水稻非生物胁迫反应中的调控机制仍不清楚。

  近日,广东省农业科学院水稻研究所联合农业生物基因研究中心在The Crop Journal在线发表了题为“The UDP-glycosyltransferase OsUGT706D2 positively regulates cold and submergence stress tolerance in rice”的研究论文,作者通过全基因组关联分析鉴定到UDP-糖基转移酶OsUGT706D2是调控黄酮代谢物苜蓿素-4'-O-丁香醇醚-7-O-葡萄糖苷(sd1571)含量高低变异的功能基因,证明了OsUGT706D2通过调节脱落酸(ABA)途径正向调控水稻耐冷和耐淹性。

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  研究者通过对251份水稻核心种质(包含160份普通野生稻和91份地方品种)进行广泛靶向代谢组学分析,发现黄酮代谢物sd1571含量在野生稻和地方品种中存在显著差异。全基因组关联分析鉴定到OsUGT706D2LOC_Os05g45090)是调控sd1571生物合成的候选基因(图1)。过表达和基因敲除代谢物分析显示,OsUGT706D2调控sd1571的含量高低,是控制sd1571生物合成的功能基因。时空表达分析显示,OsUGT706D2在14日龄的幼苗中表达水平达到峰值,并且定位于细胞核和细胞质中。转基因植株表型分析表明,OsUGT706D2通过影响ABA信号通路正向调控水稻苗期耐冷(2)。进一步的淹水表型分析证明,过表达OsUGT706D2显著提高转基因种子的耐淹性(图3),且OsUGT706D2介导的耐淹性也与ABA信号通路密切相关。研究者还发现过表达或者敲除OsUGT706D2不会影响水稻产量,可为水稻非生物胁迫抗性育种提供有利基因资源。

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图1 全基因关联分析明确OsUGT706D2是调控sd1571生物合成的候选基因

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图2 过表达OsUGT706D2增强水稻苗期耐冷性

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图3 过表达OsUGT706D2增强水稻发芽期耐淹性


  广东省农业科学院水稻研究所刘清副研究员为该文第一作者,李晨研究员和广东省农业科学院农业生物基因研究中心晏石娟研究员为共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目(32372206)、广东省自然科学基金项目(2023A1515030224,2021TQ06N115)、广东省省长专项(粤财农[2023]145号)和广东省农业科学院高水平人才建设项目(R2020PY-JX001,XT202213)等资助。



来源:The Crop Journal 
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