2021年2月13日,Plant, Cell & Environment 杂志(IF=6.36)在线发表了威廉希尔中文官方网站孙鑫博副教授和美国克莱姆森大学罗宏教授为通讯作者的题为“A chloroplast heat shock protein modulates growth and abiotic stress response in creeping bentgrass”的研究论文,报道了叶绿体小热激蛋白HSP26.8通过调控生长素信号途径和不同胁迫响应途径调控了草坪草匍匐翦股颖的生长发育和胁迫响应。
匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera L.),是一种常见的冷地型草坪草,主要应用在我国气候冷凉地带。它能够形成致密的草坪,耐低修剪,特别适合用作高质量的草坪,但耐热性差是限制其广泛应用的一个瓶颈。热激蛋白(Heat shock proteins, HSPs)是一类受高温诱导表达的蛋白,它是很多高温响应转录因子的靶基因,在植物响应高温和其他环境胁迫中具有重要作用。因此,挖掘匍匐翦股颖高温胁迫响应途径的关键基因,深入研究其生物学功能,对了解匍匐翦股颖高温胁迫响应具有重要意义。
本研究通过农杆菌介导的遗传转化获得了过表达小热激蛋白HSP26.8的转基因匍匐翦股颖植株。结果显示,过表达HSP26.8能够显著抑制匍匐翦股颖根系的生长进而导致整个植株生长缓慢,转录组结果表明,INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE(IAA)和Auxin Response Factors(ARF)家族多个成员基因显著下调。过表达HSP26.8的匍匐翦股颖植株还表现出抗热性和抗盐性下降而抗旱性有所提升。转录组数据显示,过表达匍匐翦股颖中参与植物逆境胁迫相关基因表达下调,说明HSP26.8通过参与调控HSF途径,SOS途径以及ABA信号途径来调控匍匐翦股颖的抗逆性。该研究丰富了我们对植物HSP生物学功能多样性的认识。
该研究受到国家自然科学基金(31701955),河北省自然科学基金优秀青年基金(C2018204056),河北省教育厅青年拔尖人才计划(BJ2017053)和美国农业部生物技术风险评估基金项目(2019-33522-30102)的支持。