華南植物園揭示miR2105/OsbZIP86分子模塊調(diào)控水稻耐旱性的分子機制

干旱是威脅水稻產(chǎn)量的重要非生物脅迫之一。MicroRNA是一類長度為19-22 nt的非編碼小RNA，在植物生長發(fā)育及逆境響應(yīng)中發(fā)揮作用。ABA是植物最重要的“抗逆激素”，其生物合成對于植物脅迫耐受性的提高至關(guān)重要。但ABA合成的調(diào)控途徑以及miRNAs與相應(yīng)靶基因之間的串?dāng)_仍有待確認。

近期，中國科學(xué)院華南植物園農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)研究中心博士生高維維發(fā)現(xiàn)，干旱時水稻miR2105直接靶向切割OsbZIP86 mRNA來調(diào)控OsbZIP86轉(zhuǎn)錄本水平，影響水稻的耐旱能力，超表達OsbZIP86或降低miR2105表達可提高水稻的耐旱性。OsbZIP86和miR2105在干旱脅迫條件下分別促進和抑制ABA合成關(guān)鍵限速酶基因OsNCED3轉(zhuǎn)錄，并且OsbZIP86可直接與Os-NCED3啟動子結(jié)合并激活其表達，從而通過調(diào)節(jié)水稻體內(nèi)ABA的生物合成來提高水稻耐旱性。但miR2105和OsbZIP86轉(zhuǎn)基因水稻只在干旱條件下影響體內(nèi)ABA的生物合成，正常條件下不影響水稻的農(nóng)藝性狀。進一步研究發(fā)現(xiàn)，SnRK2蛋白激酶能在干旱條件下促進OsbZIP86的磷酸化并激活OsbZIP86活性，從而增強其對OsNCED3的轉(zhuǎn)錄激活作用。

因此，該研究闡釋了miR2105-(OsSAPK10)-OsbZIP86-OsNCED3分子模塊參與水稻干旱脅迫應(yīng)答的分子機理，認為miR2105和OsbZIP86可能具有能提高水稻抗旱性，但不影響正常生長條件下水稻農(nóng)藝性狀的潛能。這為后續(xù)水稻抗旱遺傳改良提供新思路。

相關(guān)成果發(fā)表在《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）上。

(來源：華南植物園)