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Mol Plant:中科院版纳植物园余迪求研究组揭示WRKY蛋白通过赤霉素途径调控植物衰老进程

摘要 : 2017年7月19日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Plant》杂志在线发表了中国科学院西双版纳热带植物园研究员余迪求团队题为Arabidopsis WRKY45 interacts with the DELLA protein RGL1 to positively regulate age-triggered leaf senescence的研究论文。

2017年7月19日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Plant》杂志在线发表了中国科学院西双版纳热带植物园研究员余迪求团队题为Arabidopsis WRKY45 interacts with the DELLA protein RGL1 to positively regulate age-triggered leaf senescence的研究论文。研究通过植物分子生物学、遗传学及生物化学等方法揭示了WRKY蛋白可以通过赤霉素途径调控植物衰老进程,为深入理解植物衰老进程提供了一定的理论基础。版纳植物园副研究员陈利钢为该论文第一作者,余迪求为该论文通讯作者。

衰老是一个受内外因素共同调控的复杂生物学过程,是包括植物在内的大多数生物体在发育过程中必然经历的一个阶段。植物一旦衰老,其光合能力将显著下降,从而导致作物产量下降,因此研究植物衰老的机理并寻求抗衰老措施在农业生产上具有重要意义。目前,虽然对植物衰老的研究已经取得了一定的进展,但有关植物衰老的分子生物学机制及其信号转导网络仍有待进一步研究。

版纳植物园植物分子生物学组研究发现拟南芥WRKY45是一个衰老相关基因,在衰老叶片中强烈表达。表型分析发现,WRKY45突变能延缓植物衰老进程,而其过表达则显著促进植物衰老进程。基因表达和染色质免疫共沉淀分析表明,WRKY45通过直接调控一系列衰老相关基因的表达来调控植物衰老过程。进一步研究发现,WRKY45能与RGL1蛋白在细胞核内相互作用形成复合物,RGL1是赤霉素信号转导途径中的转录抑制蛋白。通过表型分析发现,RGL1过表达能显著延缓植物衰老,而赤霉素信号转导途径中的转录抑制蛋白五突变体della则表现出衰老加速的表型。通过外源喷施GA可以显著促进植物衰老进程,而赤霉素合成突变体ga1和赤霉素受体三突变体gid1agid1bgid1c则表现出明显衰老延缓的表型。通过遗传杂交实验证实,WRKY45过表达植物中提前衰老的表型可以部分地被RGL1过表达所推迟,同时通过体外实验和染色质免疫共沉淀分析表明RGL1可以抑制WRKY45对下游靶基因的直接调控。

研究解析了WRKY45在植物衰老进程中的重要功能,进一步阐述了赤霉素途径在植物衰老进程中的作用,证实WRKY45可能作为赤霉素途径和年龄途径中的重要组分而参与调控植物衰老进程。

WRKY45在赤霉素和年龄诱导衰老过程中的工作模型

WRKY45在衰老叶中的表达及其突变体延迟衰老表型

原文链接:

Arabidopsis WRKY45 interacts with the DELLA protein RGL1 to positively regulate age-triggered leaf senescence

原文摘要:

Leaf senescence can be triggered and promoted by various environmental stressors, developmental cues, and endogenous hormone signals. Several lines of evidence have suggested the involvement of WRKY transcription factors in the regulation of leaf senescence, but the related signaling pathways and physiological mechanisms remain unclear. In the current study, we initially identified Arabidopsis thaliana WRKY DNA binding protein 45 (WRKY45) as a positive regulator of age-triggered leaf senescence. Mutation of WRKY45 resulted in enhanced leaf longevity in age-triggered senescence, wheras overexpression of WRKY45 significantly accelerated age-triggered leaf senescence. Further investigation suggested that expression of senescence-associated genes was significantly reduced in WRKY45 mutants and significantly enhanced in 35Spro: WRKY45 transgenic plants. Chromatin immunoprecipitation experiments revealed that WRKY45 directly binds to the promoter of several SENESCENCE-ASSOCIATED GENEs, such as SAG12, SAG13, SAG113 and SEN4. In vivo and in vitro experiments suggested that WRKY45 interacts with RGA-LIKE1 (RGL1), a repressor of the gibberellin (GA) signaling pathway. We determined that RGL1 represses the activation ability of WRKY45, thereby attenuating expression of its regulon. Consistent with this finding, RGL1 overexpression significantly enhanced leaf longevity in age-triggered senescence. Taken together, our findings provide evidence that WRKY45 functions as a critical component of the GA-mediated signaling pathway to positively regulate age-triggered leaf senescence.

来源: Molecular Plant 浏览次数:0

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