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2022年9月1日，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所功能基因研究組的最新研究成果，在學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal上發(fā)表，文章題目為 “A CC-type glutaredoxin, MeGRXC3, associates with catalases and negatively regulates drought tolerance in cassava (Manihot esculenta Crantz)”。該期刊的影響因子為13.263。該研究使用DNA親和純化測(cè)序(DAP-seq) 技術(shù)鑒定了木薯中轉(zhuǎn)錄因子MeTGA2的結(jié)合基序、預(yù)測(cè)了其靶點(diǎn)。進(jìn)一步研究揭示了MeGRXC3調(diào)控過(guò)氧化氫酶活性響應(yīng)植物干旱脅迫的分子機(jī)制，為利用基因工程策略開(kāi)發(fā)抗旱高產(chǎn)木薯新品種提供了寶貴的基因資源。

谷氧還蛋白(GRXs)在植物響應(yīng)環(huán)境變化的活性氧(ROS)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。研究人員在木薯中發(fā)現(xiàn)了幾種對(duì)干旱敏感的CC型GRXs。然而，CC型GRXs如何調(diào)控干旱脅迫下木薯的ROS穩(wěn)態(tài)尚不清楚。該研究對(duì)MeGRXC3基因參與木薯ROS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和干旱脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制進(jìn)行了深入的探究。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)目標(biāo)區(qū)間重測(cè)序和抗旱指標(biāo)的關(guān)聯(lián)分析，確定了MeGRXC3與干旱脅迫下木薯葉片中的過(guò)氧化氫酶活性顯著相關(guān)。通過(guò)抗旱表型分析，發(fā)現(xiàn)MeGRXC3負(fù)調(diào)控干旱和脫落酸誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉，從而影響轉(zhuǎn)基因木薯的干旱耐受性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，MeGRXC3可以拮抗性調(diào)控過(guò)氧化氫在木薯葉片表皮細(xì)胞和保衛(wèi)細(xì)胞中的分布。

圖1. MeGRXC3與轉(zhuǎn)錄因子MeTGA2在細(xì)胞核中相互作用

圖2. MeGRXC3調(diào)控過(guò)氧化氫酶響應(yīng)干旱脅迫的作用模式