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Plant Physiology |上海交通大学梁婉琪研究组揭示热激蛋白OsHSP60-3B响应高温调控水稻花粉耐热性的分子机制

2023/3/14 10:21:34  阅读:198 发布者:

以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ,作者PP

气候变暖使得高温天气频发,是影响全球作物产量的主要负面因素之一。相比于营养生长阶段,生殖发育过程对高温胁迫更加敏感,这是由于高温对生殖发育影响的不可逆性造成的,从而使得育性和结实率下降。热激蛋白(Heat shock proteinHSP)已被证明在多种环境胁迫,特别是热胁迫感应和信号传导过程中发挥重要功能。其中HSP60亚家族被认为主要参与线粒体和叶绿体(质体)这两类细胞器内蛋白的正确折叠和组装过程。定位于叶绿体中的HSP60蛋白(CHAPERONIN PROTEIN60CPN60)调控植物光合组织中叶绿体发育的机制已有较为深入的研究,但对于HSP60是否参与非光合组织中质体的发育还有待研究。

近日,上海交通大学梁婉琪团队在Plant Physiology在线发表了题为Rice HSP60-3B maintains male fertility under high temperature by modulating starch granule biogenesis and ROS level的研究论文,揭示了水稻热激蛋白OsHSP60-3B在高温环境下稳定水稻花粉中淀粉体发育、抑制ROS过度积累从而提高花粉耐高温能力的机制。

该研究发现水稻热激蛋白HSP60家族成员OsHSP60-3B受热诱导,过表达可以显著提高水稻花粉的耐高温能力。虽然序列上更类似于定位在线粒体中的家族成员,但OsHSP60-3B蛋白定位在叶绿体(质体)中,是一种非典型的CPN60蛋白。在蛋白水平上,OsHSP60通过与淀粉合成及淀粉体起始调节蛋白FLO6互作,稳定高温下FLO6的蛋白丰度,调控水稻花粉发育后期淀粉体的发育。在转录水平上,OsHSP60-3B通过未知机制,调节活性氧(ROS)产生和清除基因、热激蛋白基因和热激转录因子HSFs等的表达,抑制活性氧的过度积累及细胞凋亡,保障花粉的正常发育。本研究深化了对高温影响水稻雄性生殖发育分子机理的认识,为创制生殖期耐高温水稻提供了新的策略。

高温下OsHSP60调控水稻花粉育性的作用模型

上海交通大学生命科学技术学院博士研究生林森,博士后刘泽为论文共同第一作者,梁婉琪研究员为通讯作者。上海交通大学张大兵教授,博士研究生孙世宇、薛飞洋,博士后李焕军、曹丽春,扬州大学张龙老师,诺丁汉大学Zoe A. Wilson教授也参与了研究工作。该研究工作得到了国家自然科学基金(U19A2031, 31871585)、广东省基础与应用基础研究基金(2022B1515120036)、湖南岳麓山种业创新项目(2021NK1002)和英国皇家协会(CHL\R1\180496 - Challenge-led Grants 2018)等项目的资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1093/plphys/kiad136

转自:“植物生物技术Pbj”微信公众号

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