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质标所揭示褪黑素介导水稻铜胁迫响应的新机制

时间:2026-10-14 17:54 来源:质标所 【字体:大 中 小】

  近日,我院质标所在期刊Journal of Pineal Research(中科院医学一区TOP,IF=7.5),发表了题为“OsCSA Acts as an Upstream Activator of OsCOMT12 to Positively Regulate Copper Stress Tolerance in Rice”的研究论文。质标所为论文第一完成单位,已出站博士后连文力和郑州大学农业与生物制造学院韩慧敏副研究员为论文共同第一作者,陈光研究员为论文通讯作者。

  褪黑素(MT)作为一种植物次生代谢产物,在环境胁迫应答过程中发挥重要作用,但MT缓解水稻过量铜(Cu)毒害的潜在生理和分子机制尚不明确。本研究发现与Cu处理相比,外源施加MT增加根系和地上部的生物量,降低根系对Cu的吸收能力和体内Cu浓度,有效增强Cu胁迫耐受性。利用转录组分析鉴定到一个响应Cu胁迫的关键转录因子OsCSA。与野生型相比,OsCSA过表达株系对过量Cu的耐受性显著增强,表现为MT含量增加,抗氧化基因OsCATC、OsAPXs的表达以及CAT 、SOD和APX活性提高,H2O2和MDA的含量降低。OsCSA敲除植株则表现出相反的结果,并且外源施加MT挽救了其过量Cu敏感表型。进一步研究发现,OsCSA直接结合到OsCOMT12的启动子区域并上调其表达。Cu胁迫下,在OsCOMT12敲除植株中也观察到显著增加的Cu浓度和ROS积累,这与OsCSA敲除株系中的结果一致。此外,在OsCSA过表达水稻背景中敲除OsCOMT12抵消了OsCSA对Cu胁迫耐受性的正效应。这些发现确立了OsCSA-OsCOMT12调控模块作为MT介导的水稻Cu胁迫响应的新机制,为耐Cu作物的遗传改良提供靶标。

  本研究得到了广东省基础与应用基础研究基金(2024A1515013016)、国家自然科学基金(32372814)、广东省农业科学院科技人才引进专项资金项目(R2021YJ-QG006)、质标所所长基金项目(DWJJ-202607,DWJJ-202209,DWJJ-202113)以及广东省农业科学院现代种业创新能力提升工程项目(2026ZYTS14)的支持。

  原文链接:https://doi.org/10.1111/jpi.70187

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