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大麦铝耐受性基因HvAACT1研究

已有 2486 次阅读 2018-8-12 22:10 |系统分类:论文交流

牙疼不是病,疼起来要人命。借此,呼吁大家,一定爱护牙齿,定期做检查。

今天要介绍的这篇文章发表在Plant Physiology上,题目是“Retrotransposon insertion and DNA methylation regulate aluminum tolerance in European barley accessions”,通讯作者是日本冈山大学资源植物科学研究所Ma Jian Feng教授。

酸性土壤中铝胁迫是限制作物产量的主要因素之一。铝离子迅速抑制根伸长,进而影响水和养分的吸收,最终使作物减产。大麦是对铝敏感的作物,多数大麦材料萌发后在酸性土壤中存活几周,即使存活下来,减量也是大幅减少。然而,在众多大麦材料中,有些大麦表现出铝耐受性。根据已有报道,水稻里有多个基因控制水稻对铝的耐受性。而在大麦里,迄今为止只有一个基因位点被报道。这个位点位于大麦4H染色体,被命名为HvAACT1基因(Al-activated citrate transporter 1)。

HvAACT1是由wang等在2007报道的,精细定位之后,搜索已报道的功能相关基因最终锁定HvAACT1。而在同一年的晚些时候Ma Jian Feng课题组通过类似的方法也找到了该基因。这个基因属MATE家族,编码位于质膜的柠檬酸盐转运蛋白,其作用是介导从根部释放柠檬酸盐以在根际外部解毒Al。HvAACT1的表达不受Al影响,但其表达水平在Al耐受性种质中比在Al敏感性种质中高。

五年之后的2012年,Fujii等发现不同大麦种质中HvAACT1的差异表达与某些耐铝种质中HvAACT1上游基因组序列中转座子(1023bp CACTA)的插入有关。 这个插入增强HvAACT1的表达水平,并且还在空间上改变从成熟根区到根尖的HvAACT1表达模式。此外,这种插入仅在分布于日本,韩国和中国的酸性土壤区域的栽培大麦种质中发现,表明这种插入是在适应酸性土壤期间获得的。

今天这篇文章报告了一种调节欧洲大麦种质中HvAACT1表达的新机制,这与东亚种质不同。我们在几个欧洲种质的HvAACT1的上游基因组序列中检测到至少15.3kb的多类反转录转座子序列插入。进一步研究发现,该插入的去甲基化状态在Al耐受性种质中特异地增加HvAACT1的表达。栽培和野生大麦种质的地理分析表明,该插入及其去甲基化可能发生在大麦驯化后。

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详细的研究细节这里我们就不在一一表述了,感兴趣的客官可以查阅原文进一步了解。转座子插入导致基因表达上调,这种现象在不少研究中都有发现,比如去年克隆的Ms2基因。HvAACT1在小麦里直系同源基因TaMATE1B其上游基因组序列中的转座子插入也会导致表达上调,进而增强对铝的耐受性。HvAACT1基因在不同地里位置但相似的环境下独立产生了相同的耐受表型,世界真奇妙。

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