华南农业大学根系生物学研究中心在植物学一区top期刊发表酸性土壤“先锋改良作物”耐铝机制方面的研究成果
学术
2024-11-01 12:26
法国
近日，华南农业大学资源环境学院根系生物学研究中心、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，梁翠月研究员课题组在The Plant Journal（中科院一区Top期刊）发表了题为“Border-like cell formation mediated by SgPG1 confers aluminum resistance in Stylosanthes guianensis”的研究论文。铝毒性是酸性土壤中制约作物生长和产量提升的关键障碍。植物根部产生类似边缘细胞（Border-like cells）作为抵抗铝毒性的策略之一，然而，这种细胞的具体形成过程及分子调控机理仍需进一步研究。柱花草（Stylosanthes guianensis），一种在热带和亚热带区域广泛使用的豆科牧草，因其在改良酸性土壤方面的先驱作用而备受关注。我们的研究表明，不同基因型的圭亚那柱花草根尖均可观察到显著的类似边缘细胞的生成现象，而粘质柱花草的根尖则缺乏此类细胞的形成。在遭受铝毒性影响的情况下，圭亚那柱花草产生的类似边缘细胞可以有效吸附大量的铝离子，进而保护根尖免受铝毒性的损害。这一特性可能是圭亚那柱花草相较于粘质柱花草表现出更强耐铝毒性的关键所在。通过对圭亚那柱花草根尖进行无参考转录组测序分析，我们识别出一个多聚半乳糖醛酸酶编码基因SgPG1，该基因的表达量与类似边缘细胞的形成密切相关，并受到bHLH转录因子SgbHLH19的直接调控。进一步实验表明，SgPG1的过表达不仅调整了拟南芥和柱花草根部细胞壁中低甲酯化多聚半乳糖醛酸的水平，还促进了类似边缘细胞的形成，提高了植物的耐铝毒性。因此，本研究揭示了圭亚那柱花草根尖形成类似边缘细胞以抵抗铝毒性的机制，这一过程依赖于SgPG1对细胞壁果胶表位的特异性修饰。图2 圭亚那柱花草根尖类边缘细胞的生成及其耐铝机制的调控模式图华南农业大学根系生物学研究中心已毕业博士生林雁、刘国选（现为在职博士后）以及中国热科院热带作物品种资源研究所副研究员刘攀道为论文共同第一作者，梁翠月研究员和田江研究员为共同通讯作者。上述研究得到了“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。https://doi.org/10.1111/tpj.17073
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