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The Plant Journal |华中农大谢国生团队揭示caleosins蛋白与Ca结合改善水稻耐盐胁迫

脂滴(LDs)存在于各种原核和真核细胞中。乳酸脱氢酶由三酰甘油(TAG)基质的疏水核心组成,由磷脂和独特蛋白质的单层包裹,这些蛋白质具有结构和代谢作用。Caleosins是一个保守蛋白质小家族,能够与钙(Ca2+)结合,并能在植物中的LD磷脂单层表面嵌入或附着油质蛋白样结构。已经证明,在许多细胞和生物过程中,Caleosins起着关键作用,这些过程与成熟阶段的合成或种子萌发过程中贮藏脂质的降解、脂质转运/周转以及植物中LDs的结构稳定密切相关。许多caleosins也与植物生长和发育以及水稻、拟南芥、芝麻、大麦、油菜籽和橄榄的非生物和生物胁迫反应有关。然而,caleosin家族蛋白5 (OsClo5)调节水稻耐盐性的机制尚未阐明。

 

2020年11月12日,华中农业大学谢国生团队在国际著名期刊“The Plant Journal”上发表论文“OsClo5 functions as a transcriptional co‐repressor by interacting with OsDi19‐5 to negatively affect salt stress tolerance in rice seedlings”为开发一种生物技术方法来改善水稻盐胁迫提供新见解.

 

Caleosins是一个小蛋白质家族,有一个钙结合EF-hand基序。它们参与调节植物的发育和对非生物胁迫的反应。然而,它们如何影响水稻的耐盐性在很大程度上是未知的。因此,进行了生化和分子遗传学实验,结果表明OsClo5能在体外结合钙和磷脂,并定位于水稻原生质体的细胞核和内质网。在萌发和幼苗早期,与野生型相比,过表达转基因品系和T-DNA突变品系分别表现出对盐胁迫的耐受性降低和增加。酵母双杂交、双分子荧光互补和Pull-down表明,OsClo5的EF-hand基序对其自身和OsDi19-5的相互作用至关重要。酵母单杂交、电泳迁移位移和双荧光素酶报告基因分析通过TACART顺式元件在两个盐胁迫相关靶基因OsUSP和OsMST的启动子中鉴定出OsDi19-5为转录阻遏物。此外,OsClo5增强了OsDi19-5在烟草瞬时系统中的抑制作用,这已被盐胁迫下水稻幼苗的qRT-PCR分析所证实。这些综合结果加深了对盐胁迫反应中caleosin作用的分子机制的理解。这些发现也将有助于提高水稻的耐盐性。

OsClo5过表达转基因株系和T-DNA突变株系苗期耐盐性研究

 

在这项研究中,OsClo5,一种在水稻中含有一个钙结合EF-hand基序的小caleosin家族蛋白,被鉴定为水稻萌发和幼苗期耐盐性的负共调节因子。此外,OsClo5的EF-hand基序(残基68-95)被发现是与其自身和水稻中的干旱诱导蛋白19-5 (OsDi19-5)相互作用所必需的。值得注意的是,我们的实验证明OsClo5通过烟草植物瞬时表达系统中启动子中的TACART顺式元件和水稻幼苗中的盐胁迫,增强了相互作用伙伴OsDi19-5对两个盐胁迫相关靶基因OsUSP和OsMST的转录抑制活性。这些数据加深了对钙蛋白酶影响盐胁迫反应的分子机制的理解,也强调了开发一种生物技术方法来改善水稻盐胁迫的潜力。

The Plant Journal |华中农大谢国生团队揭示caleosins蛋白与Ca结合改善水稻耐盐胁迫
在这项研究中,OsClo5,一种在水稻中含有一个钙结合EF-hand基序的小caleosin家族蛋白,被鉴定为水稻萌发和幼苗期耐盐性的负共调节因子。此外,OsClo5的EF-hand基序(残基68-95)被发现是与其自身和水稻中的干旱诱导蛋白19-5 (OsDi19-5)相互作用所必需的。
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