·常規(guī)信息 最近更新:2023年7月10日 2:37:00 | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
基因(座)名稱 | 鋅指轉(zhuǎn)錄因子 Cys-2/His-2-type zinc finger protein; DROUGHT AND SALT TOLERANCE | ||||||||||
基因符號(hào) | DST; WL1 | ||||||||||
所在染色體 | 3 (已克。 | ||||||||||
DST(GQ178286, Huang et al. 2009), WL1(LOC_Os03g57240, You et al. 2022), 位于同一基因位點(diǎn)... DST是水稻中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新型鋅指轉(zhuǎn)錄因子,對(duì)水稻的耐旱和耐鹽性具有負(fù)調(diào)節(jié)作用,通過直接調(diào)控Gn1a/OsCKX2表達(dá)而提高水稻籽粒產(chǎn)量(Huang et al. 2009; Li et al. 2013)。 【突變體表型】dst突變體葉片變寬,幼苗時(shí)株高比野生型矮但成熟植株株高差別不大,抽穗期變晚,主穗穗長變短,分蘗稍有增加,耐旱性和耐鹽性明顯增加?鼓嫘栽鰪(qiáng)的dst 突變體在正常生長情況下其產(chǎn)量與野生型相比沒有明顯的變化(Huang et al., 2009)。過表達(dá)DST造成株高降低、穗枝梗數(shù)目減少、籽粒數(shù)目減少,而RNAi會(huì)導(dǎo)致穗枝梗數(shù)目增加、穗數(shù)目增加(Li et al. 2013)。 耐鹽旱突變體dst在實(shí)驗(yàn)室苗期和大田生產(chǎn)中都表現(xiàn)出低氮敏感以及氮利用效率下降的表型,硝酸根還原酶活性以及硝酸根含量的測定顯示,dst中的硝酸根還原酶活性降低,但硝酸根含量反而略微增加,表明DST是通過促進(jìn)硝酸根的同化而不是硝酸根的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)正向調(diào)控水稻氮素利用效率(Han et al. 2022)。 【時(shí)空表達(dá)譜】DST主要在SAM、一二級(jí)枝梗原基和發(fā)育中穗的幼嫩穎花中表達(dá)(Li et al. 2013)。 DST在鹽脅迫和滲透脅迫下表達(dá)會(huì)瞬時(shí)下調(diào),之后恢復(fù)到處理前水平。 【定位與克隆】
【亞細(xì)胞定位】細(xì)胞核(Cui et al. 2015) 【生物學(xué)功能】DST具有轉(zhuǎn)錄激活活性,DST與活性氧相關(guān)基因啟動(dòng)子中的DBS元件直接結(jié)合,調(diào)節(jié)這些基因的表達(dá),影響活性氧的積累,從而調(diào)節(jié)氣孔的開度,最終影響水稻的耐旱性和耐鹽性,是水稻耐旱和耐鹽中的負(fù)調(diào)節(jié)因子。研究表明,DST 作為抗逆性的負(fù)調(diào)控因子,當(dāng)其功能缺失時(shí)可直接下調(diào)過氧化氫代謝相關(guān)基因(如過氧化物酶基因)的表達(dá),使清除過氧化氫的能力下降從而增加過氧化氫在保衛(wèi)細(xì)胞中的累積,促使葉片氣孔關(guān)閉,減少了干旱脅迫下水分的流失和鹽脅迫下Na+進(jìn)入植株體內(nèi),最終提高水稻的耐旱性和耐鹽性。 DST能夠與自身物理互作,同時(shí)與DCA1形成異源四聚體,這個(gè)轉(zhuǎn)錄復(fù)合物能夠調(diào)控編碼H2O2清除因子的Prx24基因的表達(dá),從而正向調(diào)控氣孔孔徑大小和氣孔中H2O2含量,最終影響植株的脅迫耐受性。因此,抑制DCA1-DST的功能互作能提高多種作物的耐鹽性和耐旱性(Cui et al. 2015)。 DST能直接調(diào)控LP2的轉(zhuǎn)錄,在干旱應(yīng)答作為負(fù)調(diào)控因子發(fā)揮作用(Wu et al. 2015)。 OsER1作用于OsMKKK10-OsMKK4-OsMPK6級(jí)聯(lián)信號(hào)上游,與OsMKKK10和OsMKK4聯(lián)合調(diào)控OsMPK6磷酸化水平,通過調(diào)控局部細(xì)胞分裂代謝參與水稻穗部形態(tài)建成,負(fù)調(diào)控每穗粒數(shù)。此外,OsMPK6與DST互作并將其磷酸化,從而增強(qiáng)DST對(duì)下游細(xì)胞分裂素氧化酶基因OsCKX2的轉(zhuǎn)錄激活,促進(jìn)幼穗發(fā)育過程中細(xì)胞分裂素的降解,維持細(xì)胞分裂素正常水平。因此,OsER1-OsMKKK10-OsMKK4-OsMPK6信號(hào)通路在遺傳上依賴于DST-OsCKX2調(diào)控模塊,通過維持水稻幼穗中細(xì)胞分裂素內(nèi)穩(wěn)態(tài)影響水稻幼穗發(fā)育,最終決定每穗粒數(shù)的形成(Guo et al. 2020)。 DST能直接結(jié)合OsNR1.2啟動(dòng)子并激活其表達(dá),OsNR1.2編碼一個(gè)依賴NADH的硝酸鹽還原酶,有利于提高水稻氮肥利用率。硝酸鹽存在下,DST功能喪失會(huì)導(dǎo)致氮素利用率顯著下降。有趣的是,DST-OsNR1.2調(diào)控模塊參與了干旱脅迫下硝酸鹽同化的抑制,這有助于耐旱(Han et al. 2022)。 WL1編碼Cys-2/His-2型鋅指蛋白,該蛋白與TAD1互作,后者是一種多亞基E3連接酶APC/C(后期促進(jìn)復(fù)合物/環(huán)體)的共激活因子。APC/CTAD1復(fù)合物通過泛素-26S蛋白酶體途徑降解WL1。突變體wl1的葉片比野生型更寬,有更多的維管束,小維管束之間的距離更大。由于維管束數(shù)量和小維管束之間的距離減少,TAD1功能喪失導(dǎo)致葉片狹窄。此外,WL1通過募集共阻遏物TOPLESS相關(guān)蛋白OsTPR1、OsTPR2和OsTPR3,并直接與NAL1調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)合,通過減少染色質(zhì)組蛋白乙;瘉硪种破浔磉_(dá),從而負(fù)調(diào)控窄葉基因NAL1表達(dá)(You et al. 2022)。 【相關(guān)登錄號(hào)】
|
·ONTOLOGY及相關(guān)基因 | |
---|---|
表型特征 | 株高(TO:0000207), 氣孔導(dǎo)度(TO:0000522), 葉寬(TO:0000370), 穗分枝(TO:0000050), 鹽敏感性(TO:0000429), 每穗實(shí)粒數(shù)(TO:0000447), 耐旱性(TO:0000276), 過氧化氫含量(TO:0000605), 細(xì)胞分裂素含量(TO:0002660), 維管束數(shù)目(TO:0000472), 氮肥利用率(TO:0020100) |
分子功能 | DNA轉(zhuǎn)錄因子活性(GO:0003700) |
生物進(jìn)程 | 細(xì)胞分裂調(diào)控(GO:0051302), 基因表達(dá)調(diào)控(GO:0010468), 穗形態(tài)建成(GO:0048281), 活性氧代謝調(diào)控(GO:2000377), 缺水脅迫應(yīng)答(GO:0009414), 鹽脅迫應(yīng)答(GO:0009651), 氣孔關(guān)閉調(diào)控(GO:0090333), 有絲分裂調(diào)控(GO:0007346), 氮素利用調(diào)節(jié)(GO:0006808), 細(xì)胞增殖調(diào)控(GO:0042127), 細(xì)胞分裂素分解(GO:0009823), 組蛋白乙;{(diào)控(GO:0035065), 硝酸鹽同化作用調(diào)控(GO:0090352), 葉發(fā)育調(diào)控(GO:2000024) |
·參考文獻(xiàn) |
---|
1. Jing You;Wenwen Xiao;Yue Zhou;Wenqiang Shen;Li Ye;Peng Yu;Guoling Yu;Qiannan Duan;Xinfang Zhang;Zhifeng He;Yan Xiang;Xianchun Sang;Yunfeng Li;Fangming Zhao;Yinghua Ling;Guanghua He;Ting Zhang The APC/CTAD1-WIDE LEAF 1-NARROW LEAF 1 pathway controls leaf width in rice The Plant Cell, 2022, 34(11): 4313-4328 |
2. Mei-Ling Han;Qiao-Yan Lv;Jing Zhang;Tao Wang;Chao-Xing Zhang;Ru-Jiao Tan;Ya-Ling Wang;Li-Yuan Zhong;Yi-Qun Gao;Zhen-Fei Chao;Qian-Qian Li;Gen-Yun Chen;Zai Shi;Hong-Xuan Lin;Dai-Yin Chao Decreasing nitrogen assimilation under drought stress by suppressing DST-mediated activation of Nitrate Reductase 1.2 in rice Molecular Plant, 2022, 15(1): 167-178 |
3. Tao Guo;Zi-Qi Lu;Jun-Xiang Shan;Wang-Wei Ye;Nai-Qian Dong;Hong-Xuan Lin ERECTA1 Acts Upstream of the OsMKKK10-OsMKK4-OsMPK6 Cascade to Control Spikelet Number by Regulating Cytokinin Metabolism in Rice The Plant Cell, 2020, 32(9): 2763-2779 |
4. Fuqing Wu;Peike Sheng;Junjie Tan;Xiuling Chen;Guangwen Lu;Weiwei Ma;Yueqin Heng;Qibing Lin;Shanshan Zhu;Jiulin Wang;Jie Wang;Xiuping Guo;Xin Zhang;Cailin Lei;Jianmin Wan Plasma membrane receptor-like kinase leaf panicle 2 acts downstream of the DROUGHT AND SALT TOLERANCE transcription factor to regulate drought sensitivity in rice Journal of Experimental Botany, 2015, 66(1): 271-281 |
5. Long-Gang Cui;Jun-Xiang Shan;Min Shi;Ji-Ping Gao;Hong-Xuan Lin DCA1 Acts as a Transcriptional Co-activator of DST and Contributes to Drought and Salt Tolerance in Rice PLoS Genetics, 2015, 11(10): e1005617 |
6. Shuyu Li;Bingran Zhao;Dingyang Yuan;Meijuan Duan;Qian Qian;Li Tang;Bao Wang;Xiaoqiang Liu;Jie Zhang;Jun Wang;Jiaqiang Sun;Zhao Liu;Yu-Qi Feng;Longping Yuan;Chuanyou Li Rice zinc finger protein DST enhances grain production through controlling Gn1a/OsCKX2 expression Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, 110(8): 3167-3172 |
7. Xin-Yuan Huang;Dai-Yin Chao;Ji-Ping Gao;Mei-Zhen Zhu;Min Shi;Hong-Xuan Lin A previously unknown zinc finger protein, DST, regulates drought and salt tolerance in rice via stomatal aperture control GENES & DEVELOPMENT, 2009, 23(15): 1805-1817 |
中國水稻研究所 |
Copyright © CNRRI. All rights reserved. 中國水稻研究所 版權(quán)所有 |