山西农业大学徐进课题组揭示转录因子NAC32调控植物镁毒害响应的分子机理
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阅读： 2022/12/13 10:04:48
以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP
镁 (Mg)是植物生长发育所必需的矿质元素之一。然而，在世界范围内广泛分布的Ca2+/Mg2+ = 1/24的蛇纹石土壤中，Mg毒害威胁了作物品质和产量。近年来，植物对Mg缺乏响应的生理与分子机制得到了广泛研究 (Yan et al., 2018; Tang et al., 2022; Meng et al., 2022)。然而，植物对Mg毒害响应的分子机制仍不完全清楚。
近日，山西农业大学园艺学院徐进教授课题组在Plant Physiology在线发表了题为“NAC32 alleviates magnesium toxicity-induced cell death through positive regulation of XIPOTL1 expression”的研究论文，阐述了转录因子NAC32通过调控XIPOTL1表达，调节植物对Mg毒害响应的分子机理。
该研究发现，Mg毒害诱导拟南芥根尖细胞死亡，抑制主根生长。通过对转录组数据分析，筛选出Mg毒害下拟南芥幼苗中差异表达基因；随后对这些差异表达基因进行调控网络分析，鉴定到一个磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因XIPOTL1 (XPL1)参与Mg毒害介导的根尖细胞死亡。通过筛选酵母单杂交文库，发现SNAC-A转录因子NAC32与XPL1启动子之间存在相互作用。随后通过染色质免疫沉淀 (ChIP)-qPCR等分子生物学技术进一步确认NAC32与XPL1启动子区域的结合。RT-qPCR分析显示，XPL1在NAC32过表达株系中表达上调，而在nac32突变体中下调。遗传学分析表明，nac32突变体对Mg毒害的敏感性增加，相反NAC32过表达株系对Mg毒害表现出耐受。基于此，该研究提出了NAC32-XPL1模块参与调控植物Mg毒害响应。这些发现为我们继续深入理解植物响应Mg毒害的分子调控机制提供新的见解。
山西农业大学园艺学院徐进教授为该论文的通讯作者，博士研究生孙亮亮为论文第一作者。浙江大学杨建立教授也参与该项研究。该研究得到了国家自然科学基金面上项目 (32070314)、山西农业大学科技创新基金项目 (2020BQ24、2020QC13)；山西省基础研究计划 (自由探索)项目 (20210302124369、20210302124065)等项目的资助。
相关文献：
Guo W, Cong Y, Hussain N, Wang Y, Liu Z, Jiang L, Liang Z, Chen K (2014) The Remodeling of Seedling Development in Response to Long-Term Magnesium Toxicity and Regulation by ABA-DELLA Signaling in Arabidopsis. Plant Cell Physiol 55: 1713-1726
He QY, Jin JF, Lou HQ, Dang FF, Xu JM, Zheng SJ, Yang JL (2022) Abscisic acid-dependent PMT1 expression regulates salt tolerance by alleviating abscisic acid-mediated reactive oxygen species production in Arabidopsis. J Integr Plant Biol. 64: 1803-1820
Meng SF, Zhang B, Tang RJ, Zheng XJ, Chen R, Liu CG, Jing YP, Ge HM, Zhang C, Chu YL, et al. (2022) Four plasma membrane-localized MGR transporters mediate xylem Mg2+ loading for root-to-shoot Mg2+ translocation in Arabidopsis. Mol Plant 15: 805-819
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiac562
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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