Plant Cell | miR165/166-PHB模块介导拟南芥的耐热性

气候变化导致的高温对全球粮食安全构成重大威胁，因为高温会对植物生长和作物产量产生负面影响。因此，增加植物对热胁迫反应的分子机制的了解，以加快开发提高植物耐热性的策略是至关重要的。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中，A1类热应激转录因子(HSFA1s)是热应激反应的主要调控因子。HSFA1转录诱导HSFA2，进而控制许多热反应基因的表达，包括编码热休克蛋白(HSPs)的基因。

研究者已经证明了miR165/166-PHABULOSA (PHB)模块在HSFA1s转录和翻译后调控中的作用。高度保守的miRNAs miR165/166通过控制III类HD-ZIP转录因子(如PHB和PHAVOLUTA (PHV))的转录水平来调节多种细胞过程。

近日，The plant cell 在线发表了一篇题为“In the heat of the moment: The miR165/166-PHB module mediates thermotolerance in Arabidopsis”的研究论文，文章解析了miR165/166-PHB介导拟南芥的耐热性分子机制，这将有助于植物应对气候变化提供增强植物耐热性的潜在靶点。

在第一组实验中，作者发现热应激强烈诱导miR165/166的表达，导致PHB和PHV转录水平下降。为了进一步探索这四个基因在热应激反应中的作用，我们在琼脂板或土壤上培养了几个转基因系，然后在37℃的温度下培养。与野生型(WT)植物相比，过表达miR165/166和phb - phv双突变体的转基因株系表现出更高的耐热性，而miR165/166敲低株系和表达miR165/166抗切割型phb的株系表现出相反的耐热性。

染色质免疫沉淀和电泳迁移转移实验显示HSFA1a和HSFA1b都是PHB的直接靶点，双荧光素酶实验显示它们的表达受PHB的负调控。综上所述，这些数据表明miR165/166-PHB模块在植物热胁迫应答的转录控制中发挥了重要作用。RNA测序实验证实，包括HSFA2在内的许多热应激响应基因在表达miR165/166抗切割形式的PHB植物和miR165/166敲低系中下调，而在miR165/166过表达系中上调。有趣的是，PHB被证明直接结合HSFA2启动子并负向影响HSFA2的表达，这表明HSFA2是PHB和HSFA1s的共同靶点。

在接下来的研究中，作者证明PHB也在翻译后水平上控制HSFA1。通过结合体外和体内方法，他们发现PHB与HSFA1a和HSFA1b都有物理相互作用。PHB通过干扰HSFA1b的DNA结合能力，对HSFA1b的转录活性有拮抗作用。表达miR165/166抗切割形式的PHB和hsfa1四重突变体的幼苗对热胁迫的转录反应相似，表明PHB和HSFA1在热胁迫下共同调节转录重编程。最后一组实验表明，miR165/166- PHB模块在HSFA1s上游起作用，因为在hsfa1a、hsfa1b、hsfa1d三重突变体中，过表达miR165/166的转基因系的耐热性增强受到抑制。

综上所述，本研究确定了miR165/166-PHB模块在植物热胁迫反应中的重要性，并确定了miRNA作为增强植物耐热性的潜在靶点。然而，miR165/166-PHB模块上游的分子机制仍有待确定。在未来的工作中，评估这种调节模块是否也有助于热记忆，即暴露于轻度或短暂热应激后获得的热耐受性现象，将是有趣的。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koad148

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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