熱誘導轉錄因子ZmNF-YC13調控熱脅迫應答基因提高玉米耐熱性

梅秀鵬趙子堃賈欣瑤白 洋李 梅甘宇玲楊秋悅蔡一林,*

1西南大學農學與生物科技學院, 重慶 400715;2南方山地農業教育部工程研究中心, 重慶 400715;3廣西農業職業技術大學農學與園藝系, 廣西南寧 530007

非生物脅迫是環境因素中對農作物影響最為廣泛的脅迫因子[1-2]。統計數據表明, 1964—2007年間全球作物(水稻、玉米和小麥)產量因高溫和干旱導致的損失高達9%～10%[1], 在某些區域損失更高[3]。其中, 熱脅迫(heat stress)能影響作物的多個生理生化過程, 如高溫條件下玉米胚芽鞘的生長發育減緩[4],葉片光合效率降低, 玉米雄穗分枝以及雌花小花密度明顯減少, 籽粒產量降低[5-6], 以及玉米籽粒中淀粉、蛋白質和油脂等成分的含量下降等[7]。

為應對熱脅迫, 植物形成了一系列的調控機制[8]。研究表明, 一些轉錄因子和功能蛋白在熱脅迫應答中發揮了重要作用。其中最為重要的一類就是熱激轉錄因子(heat shock transcription factor,Hsf)。如HsfA1s在熱脅迫應答過程中扮演“主要調節因子”的角色, 在整個轉錄調控網絡的激活過程中具有不可替代的作用[8]。在番茄和擬南芥中的研究表明, HsfA1s編碼基因的單突變或多突變均能引起植株的熱敏感表型和大量熱脅迫響應基因表達水平的下降[9-11]。而且, HsfA1s還直接參與調節一些編碼重要熱脅迫應答轉錄因子的基因, 例如脫水響應元件結合蛋白Dehydration-Responsive Element Binding Protein 2A(DREB2A)、HsfA2、HsfA7a、HsfBs和多肽橋連因子Multiprotein bridging factor 1C(MBF1C)等[9]。熱激蛋白(heat shock proteins, HSPs)是由熱脅迫誘導產生的主要功能蛋白, 其編碼基因也是熱脅迫應答轉錄因子調控的重要靶基因之一,同時在由熱脅迫導致的變性蛋白重折疊的質量控制過程中也發揮重要作用[12-13]?！?br>