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Nat Biotechnol:中科院上海植生生态所何祖华研究组发表植物抗病抗逆研究进展

摘要 : 8月17日《Nature Biotechnology》发表了中科院上海生科院植物生理生态研究所何祖华研究组与合作者完成的关于植物抗病抗逆最新研究成果

8月17日《Nature Biotechnology》发表了中科院上海生科院植物生理生态研究所何祖华研究组与合作者完成的关于植物抗病抗逆最新研究成果“Overexpression of receptor-like kinase ERECTA improves thermotolerance in rice and tomato”。该研究报导了受体激酶ERECTA可以通过调控细胞死亡提高转基因作物抗高温的能力。

全球气候变暖对植物抗病抗逆性提出了新的难题,尤其高温对农作物生产造成了严重的威胁。何祖华研究组首先在植物抗病性研究中,发现拟南芥的受体激酶ERECTA是一个抗病原菌(Pseudomonas syringae)主效QTL位点,有意思的是这个QTL也调控对极端高温(40oC)的胁迫耐性。ERECTA基因与蛋白表达水平的提高可以大大提高转基因植物的抗热性,而这种抗性与气孔发育和水分蒸腾无关,并增强了水分利用效率和抗旱性。研究发现ERECTA通过一种新的细胞保护机制调控逆境下的细胞死亡,ERECTA功能缺失导致细胞死亡的逆境阈值降低,包括细胞膜和细胞器崩塌。而ERECTA表达量提高则显著增强了逆境下细胞膜的完整性,细胞不易死亡,从而提高了转基因植物的抗性。该基因在作物水稻和番茄中也有相同的功能,多年多点的试验表明转基因水稻和番茄也可以显著提高在高温下的结实率和成活率。尤其重要的是这些转基因植株的细胞增多增大,导致各器官与生物量的增大,表现出产量上的优势。这些发现进一步解析了ERECTA的生物学功能,也为抗高温分子育种提供了一个重要的技术。

原文链接:

Overexpression of receptor-like kinase ERECTA improves thermotolerance in rice and tomato

原文摘要:

The detrimental effects of global warming on crop productivity threaten to reduce the world's food supply. Although plant responses to changes in temperature have been studied, genetic modification of crops to improve thermotolerance has had little success to date. Here we demonstrate that overexpression of the Arabidopsis thaliana receptor-like kinase ERECTA (ER) inArabidopsis, rice and tomato confers thermotolerance independent of water loss and thatArabidopsis er mutants are hypersensitive to heat. A loss-of-function mutation of a rice ER homolog and reduced expression of a tomato ER allele decreased thermotolerance of both species. Transgenic tomato and rice lines overexpressing Arabidopsis ER showed improved heat tolerance in the greenhouse and in field tests at multiple locations in China during several seasons. Moreover, ER-overexpressing transgenic Arabidopsis, tomato and rice plants had increased biomass. Our findings could contribute to engineering or breeding thermotolerant crops with no growth penalty.

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