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PC|中国农业大学研究团队利用亚细胞定位等技术揭示了转录因子 MYB40 是拟南芥抗砷的中心调节因子

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-09-18 11:45:13

砷酸盐是一种 Pi 模拟物,对植物有毒,不可能完全阻止它进入植物。先前的报道表明,数千个基因的表达在 As(V) 胁迫下受到调节,但这种转录调控的机制尚不清楚。该研究证明转录因子 MYB40 在拟南芥对 As(V) 胁迫的响应中起重要作用。

中国农业大学研究团队在Plant Communications 发表了一篇名为“The transcription factor MYB40 is a central regulator in arsenic resistance in Arabidopsis”的文章揭示了转录因子 MYB40 是拟南芥抗砷的中心调节因子。


MYB40的表达受As(V)胁迫诱导。MYB40 过表达株系具有明显的 As(V) 抗性表型和降低的 As(V)/Pi 吸收率,而myb40突变体对 As(V) 胁迫敏感。在暴露于的As(V),MYB40直接抑制的表达PHT1 ; 1,编码主要的Pi转运蛋白。MYB40的 As(V) 抗性表型-过度表达的细胞系因 PHT1;1 的过度表达而受损,证明了MYB40和PHT1;1之间的上位遗传关系 。此外,MYB40 的过表达增强,而MYB40 的破坏降低了硫醇肽含量。暴露于 As(V) 后,MYB40 正调节 PCS1 的表达,PCS1编码植物螯合素合酶,以及ABCC1和ABCC2,编码主要的液泡植物螯合素转运蛋白。总之,我们的数据表明 AtMYB40 作为 As(V) 反应的中央调节器,为增强植物 As(V) 耐受性和减少 As(V) 吸收以改善食品安全提供了遗传策略。


MYB40-GFP融合蛋白定位于细胞核中,而单独的GFP定位于细胞质和细胞核中(图1A)。当暴露于 As(V) 压力时,MYB40的转录水平明显升高(图 1 B)。这些数据表明 MYB40 是一种 As(V) 响应性 MYB 转录因子。

图1MYB40 是一种 As(V) 反应转录因子

为了测试 MYB40 对 As(V) 耐受性的功能,产生了MYB40 过表达系。当在含有 200 μM As(V) 的 ½ MS 培养基上发芽和生长 7天时,过表达MYB40 的品系(OE11和OE26) 显示具有比野生型幼苗更长的主根的 As(V) 耐受表型(图2B,下图)。生长 15天后,野生型植物表现出明显的 As(V) 中毒症状,生长发育迟缓,叶片发黄,而OE11和OE26系保持健康,叶片较大,呈绿色(图2C,下图)。在 As(V) 胁迫下也测量了鲜重和根长。在暴露于不同浓度的 As(V) 后,OE11和OE26系比野生型植物具有更高的鲜重和更长的主根(图2D 和 2E),表明MYB40 的过表达增强了拟南芥As(V) 耐受性。

图2MYB40 的过表达会增加拟南芥As(V) 抗性并抑制 As(V)/Pi 摄取

在As(V)胁迫下,MYB40的表达被诱导,MYB40直接压制PHT1 ; 1表达减少植物细胞对 As(V) 的吸收并直接上调PCS1表达以提高PCs的含量,PCs与 As(III) 形成复合物。MYB40 还间接上调ABCC1和ABCC2的表达,ABCC1和ABCC2编码两种主要的液泡 PC 转运蛋白,将 As(III)-PC 2从细胞质携带到液泡中。先前的报告表明,在 As(V) 应力下,PHT1;1表达被抑制,而PCS1表达被诱导。抑制PHT1 ; 1表达或增加PCS1表达可以增强拟南芥As(V) 电阻。这些数据表明 MYB40通过直接抑制PHT1减少 As(V) 摄取和增强 PC 合成,在拟南芥对 As(V) 胁迫的抗性中起正调节作用 PCS1;1的表达和上调。

图7拟南芥对砷胁迫响应中MYB40 的工作模型

文献链接:https://doi.org/10.1016/j.xplc.2021.100234

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砷酸盐是一种 Pi 模拟物,对植物有毒,不可能完全阻止它进入植物。先前的报道表明,数千个基因的表达在 As(V) 胁迫下受到调节,但这种转录调控的机制尚不清楚。该研究证明转录因子 MYB40 在拟南芥对 As(V) 胁迫的响应中起重要作用。
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