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HR|中国农业大学吴健研究团队利用亚细胞定位等技术揭示脱落酸和赤霉素的拮抗作用调节唐菖蒲淀粉合成和球茎发育

作者:南京维百瑞生物科技有限公司 浏览: 发表时间:2021-07-05 14:13:02

唐菖蒲是全球最受欢迎的球茎植物之一。其球茎发育的特点是淀粉积累。先前的研究表明,植物激素(尤其是赤霉素 (GA))与块茎发育有关。然而,在球茎发育过程中脱落酸 (ABA)/GA 与淀粉之间的关系仍不清楚。

近日中国农业大学园艺学院吴健研究团队在Horticulture Research发表了一篇名为 “Antagonism between abscisic acid andgibberellin regulates starch synthesis and corm development in Gladiolushybridus“的文章揭示了脱落酸和赤霉素的拮抗作用调节唐菖蒲淀粉合成和球茎发育。


为了更深入地了解球茎发育的生物学过程,我们对球茎发育的不同阶段进行了详细的解剖表征,并分析了植物激素水平。我们的研究表明球茎发育与激素(ABA 和 GA)和碳水化合物(蔗糖和淀粉)有关。外源激素处理和内源激素生物合成基因的沉默表明 ABA 正调节球茎发育,而 GA 则作为 ABA 功能的拮抗剂。蔗糖合酶基因(GhSUS2 ) 显示参与 ABA 和 GA 之间的拮抗作用。GhSUS2被 ABA 上调,被 GA 下调。GhSUS2转录水平的增加与球茎/球茎的发育一致。GhSUS2 的沉默抑制球茎发育和淀粉积累。总之,我们认为 GhSUS2 是蔗糖降解中必不可少的酶,受 ABA 和 GA 的差异调节,并控制唐菖蒲的球茎发育。


鉴于 ABA 和 GA 影响唐菖蒲中的淀粉合成,我们研究了这两种激素与GhSUS2之间的关系。首先,我们研究了用 ABA 和 GA 3处理的球茎中GhSUS2的表达模式。定量RT-PCR结果显示GhSUS2的表达被ABA诱导并被GA 3轻微抑制。然后,我们测试的转录水平GhSUS2在GhNCED -和GhGA20ox沉默的球茎。结果表明GhSUS2 的表达在GhNCED沉默的球茎但在GhGA20ox沉默的球茎中增加。总之,我们的数据表明GhSUS2表达由 ABA 诱导并由 GA 抑制。

GhSUS2 的表达在唐菖蒲球茎发育过程中增加,并受 ABA 和 GA 的差异调节。

由脱落酸和赤霉素调控的唐菖蒲球茎发育模型。

在这里,我们表明淀粉和内源性 ABA 的水平在从匍匐茎到玉米杆的过渡期间急剧增加,而 GA 3水平下降。有趣的是,外源 ABA 促进球茎重量和球茎数量,而 GA 3抑制匍匐茎到球茎的转变。此外,通过沉默GhNCED降低球茎中的 ABA 水平显着抑制了淀粉积累和球茎的扩张,这与在GhGA20ox沉默的球茎中观察到的表型相反。我们表明GhSUS2表达受 ABA 诱导但受GA 3抑制。因此,我们提出 ABA 和 GA 通过差异调节唐菖蒲中的GhSUS2表达和淀粉合成,在球茎发育中发挥拮抗作用。

 

总之,我们发现 GhSUS2 是淀粉生物合成途径中的一种必需酶,可介导 ABA 和 GA 的拮抗作用,在唐菖蒲球茎发育中起着重要作用。


文献链接:https://doi.org/10.1038/s41438-021-00589-w

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