华中农业大学刘磊/张祖新课题组揭示ZmBET5L1通过介导囊泡聚集和拴系调控玉米初生根生长和渗透胁迫耐受性

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

玉米（Zea mays L.）作为人类最重要的热量来源之一，是重要的谷物粮食。研究作物渗透胁迫耐受性的分子机制对于提高产量、保障可持续性的粮食供给至关重要。渗透胁迫耐受性是一个复杂的性状，目前玉米中由QTL定位、GWAS和TWAS等方法鉴定了一批关键候选基因。

囊泡运输的拴系是指囊泡正确靶向受体膜的过程，这一过程由栓系因子参与完成，其中TRAPP(transport protein particle)复合体是一类在真核生物中相对保守的栓系因子。在拟南芥中，几种拴系因子参与了植株生长发育和非生物胁迫响应调控，但玉米中的拴系因子及其在渗透胁迫响应中的生物学功能和作用机制未知。

近日，华中农业大学作物遗传改良育种全国重点实验室玉米团队刘磊和张祖新教授课题组在Plant, Cell & Environment发表了题为“ZmBET5L1 inhibits primary root growth and decreases osmotic stress tolerance by mediating vesicle aggregation and tethering in maize”的论文，揭示了ZmBET5L1介导囊泡聚集和拴系，调控PIN1极性定位及生长素的含量和分布，进而抑制玉米初生根生长并降低幼苗对渗透胁迫耐受性的新机制。

该研究发现ZmBET5L1(BET5-like1)可能是玉米渗透胁迫耐受性的候选基因，证明了ZmBET5L1在玉米中是TRAPP复合体的亚基，作为栓系因子介导囊泡聚集，参与内质网靶向高尔基体的囊泡运输途径。结合基因编辑技术创制了基因敲除系，与野生型幼苗相比，ZmBET5L1功能缺失提高了植株在20% PEG胁迫下的初生根伸长率和干旱胁迫下的存活率。ZmBET5L1调控PIN1极性定位和生长素的流动，以维持正常的根系生长，ZmBET5L1基因的敲除使生长素流向初生根侧面，促进初生根的伸长，产生更加健壮的根，从而提高对渗透胁迫的耐受性。综上所述，该研究表明ZmBET5L1通过调节囊泡运输和生长素分布抑制初生根生长并降低渗透胁迫耐受性，加强了对栓系因子在响应非生物胁迫中作用的理解，提供了玉米耐渗透胁迫育种的理想变体。

华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室博士生赵然为论文的第一作者，刘磊和张祖新教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和中央高校基本科研业务费项目资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14517

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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