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TUhjnbcbe - 2021/1/9 18:01:00

年6月,ThePlantJournal杂志在线发表了来自美国内华达大学里诺分校JohnC.Cushman课题组题为“Planttissuesucculenceengineeringimproveswater‐useefficiency,water‐deficitstressattenuationandsalinitytoleranceinArabidopsis”的研究论文。

该研究在拟南芥中超表达来源葡萄中密码子优化版的bHLH类转录因子VvCeb1基因(该基因参与葡萄浆果发育的细胞扩增阶段过程)后,转基因拟南芥的叶片更厚,肉质显着增加,表现为提高了用水效率,增加了耐盐度并减少了干旱的影响。因此,对植物进行组织多肉植物工程方法也可用于其他植物,如农作物和生物能源作物,以改善干旱和盐分耐受性。

植物组织肉质化(组织水/叶面积或干重之比)或在活组织内具有储存水的能力是植物界最成功的干旱适应之一。这种植物通常与附生,半干旱和干旱环境的有关。当植物吸收二氧化碳时,它会通过叶片上的气孔吸收。但是,当气孔打开时,不仅二氧化碳进入,而且水蒸气也散发出去,因此损失了大量的水。如果将植物的叶片进行改造成细胞和气孔大而且气孔数目少等特征的组织肉质化工程,将有利于改善植物对干旱和盐耐受性。

该研究选用了葡萄中的VvCEB1基因,该基因编码一个螺旋-环-螺旋家族转录因子(bHLHTF),在浆果膨大和变态阶段最大表达,可促进葡萄胚组织中的细胞扩张。此外,之前研究表明当在拟南芥中异位表达时,密码子优化版本的VvCEB1(VvCEB1opt)可导致细胞和器官的大小和数量,营养和生殖生物量以及种子产量的增加。

在该研究中,该研究证明了VvCEB1opt基因的异位表达的过表达株系中,细胞大小,肉质显着增加以及细胞间空域减少。同时VvCEB1opt过表达株系的全植物瞬时和综合水分利用效率的提高,分别提高了2.6倍和2.3倍。这些改善与叶片厚度和组织多汁程度以及较低的气孔孔隙密度和减少的孔开口有关。

此外,该研究还显示出VvCEB1opt过表达植物能提高耐盐性。在植物生长14天后,每天用mMNaCl溶液灌溉18天。研究结果显示,盐胁迫处理在9天内杀死了所有对照系,而VvCEB1opt过表达植物%存活了下来。进一步表明VvCEB1opt过表达降低了叶片中有效的Na+含量。综上所述,工程化的组织肉质可能为植物改善水分利用效率,避免干旱或减缓干旱,提高盐度耐受性提供有效新策略。论文链接:
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