抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

      2022年4月，韩生成教授课题组在Biology（IF：5.0；生物二区）上发表题为“OsOSCA1.1 mediates hyperosmolality and salt stress sensing in Oryza sativa”的文章。抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室已毕业博士研究生韩洋和在读硕士研究生王尹星为共同第一作者,韩生成教授为通讯作者。

 

     OSCA家族是一类机械敏感型钙透过离子通道，在植物渗透感受和气孔免疫方面发挥着重要的作用。水稻OsOSCA家族有11个成员，部分成员包括OsOSCA1.1，在拟南芥osca1中异源表达可以回补高渗引起的胞质钙离子增加（OICIcyt）与高盐引起的胞质钙离子增加（SICIcyt）以及相关的生长表型。然而，它们在水稻中的生物学功能仍然不清楚。在本研究中，我们发现水稻OsOSCA1.1介导水稻根细胞中OICIcyt与SICIcyt，这对于在用高渗和高盐处理水稻根部后，地上部分的气孔关闭、生长状态以及基因表达至关重要。首先，用250 mM sorbitol和100 mM NaCl分别处理10天苗龄的水稻野生型和ososca1.1的根细胞后发现，相较于野生型，ososca1.1中OICIcyt及SICIcyt均受损。其次，用高渗和高盐分别处理苗龄30天的野生型和ososca1.1的根部后观察气孔关闭及植株生长情况。结果表明，高渗和高盐引起的气孔关闭在ososca1.1中被破坏，表现出更低的气孔抗性和植株存活率。然而，将OsOSCA1.1在ososca1.1中过表达后可以恢复高渗和高盐引起的气孔关闭受损及存活率极低的状态。随后，分别用250 mM sorbitol和125 mM NaCl处理苗龄30天的野生型和ososca1.1的根部，利用高通量测序分析了植株地上部分的基因表达，进一步挖掘出水稻三类OsOSCA1.1调控的基因：2416个渗透物质响应基因，2349个离子响应基因和1844个共同的渗透胁迫信号响应基因。GO富集分析结果显示，水稻三类OsOSCA1.1调控的基因均相对富集在转录调控，激素响应以及磷酸化等生物学过程中；对部分水稻OsOSCA1.1调控的基因提取启动子上游2000bp的序列，显示富集到顺式作用元件ABRE、ARE、MYB和MYC转录因子结合位点等结合基序，与GO富集的结果基本一致。这些结果暗示水稻OsOSCA1.1介导高渗和高盐引起的钙信号传递，并特异调控水稻干旱和盐胁迫下的基因表达。

      本研究受国家自然科学基金（31070250）和（31970723）共同资助

      全文链接：https://www.mdpi.com/2079-7737/11/5/678/htm

   全文下载

• biology-11-00678.pdf