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The Plant Cell：利用Agilent表達(dá)譜芯片研究茉莉酸調(diào)控?cái)M南芥抗冷害反應(yīng)和作用機(jī)制
中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園余迪求課題組致力于研究改良農(nóng)作物抵抗外源逆境因子脅迫的重要功能基因及其信號(hào)分子。最新研究發(fā)現(xiàn)，植物激素茉莉酸能夠提高擬南芥抗凍害反應(yīng)，并利用Agilent表達(dá)譜芯片，挖掘茉莉酸通過(guò)多條信號(hào)通路提高植物的抗凍害反應(yīng)。該成果發(fā)表于頂尖雜志The Plant Cell。
研究背景：
低溫脅迫（cold stress）是影響植物分布和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一，揭示植物如何適應(yīng)低溫脅迫的分子機(jī)制，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響深遠(yuǎn)；植物激素茉莉酸（Jasmonate）是一類(lèi)重要的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)激素，廣泛參與調(diào)控植物的各種生理過(guò)程，如根的伸長(zhǎng)、花色素苷的積累、表皮毛的發(fā)育、植物衰老及抗病反應(yīng)等，但是茉莉酸是否參與調(diào)控植物的低溫抗性反應(yīng)及相應(yīng)的分子機(jī)制仍有待揭示。
低溫脅迫（cold stress）是影響植物分布和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一，揭示植物如何適應(yīng)低溫脅迫的分子機(jī)制，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響深遠(yuǎn)；植物激素茉莉酸（Jasmonate）是一類(lèi)重要的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)激素，廣泛參與調(diào)控植物的各種生理過(guò)程，如根的伸長(zhǎng)、花色素苷的積累、表皮毛的發(fā)育、植物衰老及抗病反應(yīng)等，但是茉莉酸是否參與調(diào)控植物的低溫抗性反應(yīng)及相應(yīng)的分子機(jī)制仍有待揭示。
研究思路：
研究者發(fā)現(xiàn)：外源施加茉莉酸顯著提高植物的抗凍能力；阻斷植物內(nèi)源茉莉酸的合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)則導(dǎo)致植物對(duì)凍害敏感，說(shuō)明茉莉酸能夠促進(jìn)植物的低溫抗性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸信號(hào)通路抑制子JAZ能與冷信號(hào)途徑ICE–CBF/DREB1的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ICE1和ICE2相互作用，抑制CBF/DREB1及其下游低溫應(yīng)答基因的表達(dá)。而茉莉酸受體Coi1-1可以降解JAZ，從而激活I(lǐng)CE1的轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)CBF/DREB1及其下游低溫應(yīng)答基因的表達(dá)。
除了ICE–CBF/DREB1信號(hào)通路，茉莉酸是否還通過(guò)其他途徑調(diào)控植物抗冷害反應(yīng)？研究者利用Agilent表達(dá)譜芯片檢測(cè)低溫條件下Coi1-1突變型和野生型擬南芥的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)Coi1-1突變導(dǎo)致很多低溫應(yīng)答基因表達(dá)下調(diào)，包括ICE–CBF/DREB1信號(hào)通路基因和其他信號(hào)通路基因及次級(jí)代謝產(chǎn)物合成酶基因。因此，茉莉酸通過(guò)調(diào)控ICE–CBF/DREB1信號(hào)通路和其他信號(hào)通路提高植物的低溫抗性。
研究意義：
本研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的植物抗冷害分子——茉莉酸，對(duì)于系統(tǒng)研究植物抵抗非生物逆境脅迫的分子生物學(xué)機(jī)制及其信號(hào)通路，揭示植物逆境脅迫反應(yīng)的分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)，挖掘能有效地改良農(nóng)作物抵抗外源逆境因子脅迫的重要功能基因及其信號(hào)分子具有突破性意義；其作用和功能機(jī)制的闡明，對(duì)于應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，特別是低溫凍害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響具有重要價(jià)值。
本研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的植物抗冷害分子——茉莉酸，對(duì)于系統(tǒng)研究植物抵抗非生物逆境脅迫的分子生物學(xué)機(jī)制及其信號(hào)通路，揭示植物逆境脅迫反應(yīng)的分子生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)，挖掘能有效地改良農(nóng)作物抵抗外源逆境因子脅迫的重要功能基因及其信號(hào)分子具有突破性意義；其作用和功能機(jī)制的闡明，對(duì)于應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，特別是低溫凍害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響具有重要價(jià)值。
原文出處：
Jasmonate Regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION–C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 Cascade and Freezing Tolerance in Arabidopsis. The Plant Cell. 2013.
Jasmonate Regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION–C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 Cascade and Freezing Tolerance in Arabidopsis. The Plant Cell. 2013.
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標(biāo)簽：
Agilent表達(dá)譜芯片 茉莉酸 擬南芥 抗冷害
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