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驯化后的大麦对铝的耐受性的机制被揭示!

    2018年8月9日,Plant Physiology杂志在线发表了来自日本冈山大学(Okayama University)Jian Feng Ma课题组题为“Retrotransposon insertion and DNA methylation regulate aluminum tolerance in European barley accessions”的研究论文。该论文揭示了在大麦(Hordeum vulgare L.)中,反转录转座子插入和DNA甲基化通过影响负责柠檬酸从根部分泌的HvAACT1基因表达参与了调节差异铝Al耐受性。

   铝是地壳中含量最多的金属元素。一般情况下土壤中的铝以硅酸盐、磷酸盐、氧化物和硫化物等形式存在,对植物没有毒害作用,但在酸性土壤(PH<5.5)条件下,可溶性的三价铝离子被释放出来并显著抑制植物根的生长发育,成为限制作物产量的关键因子。虽然对Al毒性的耐受性存在很大的基因型变异,但其潜在的分子机制却知之甚少。


     该文章报道在世界上第四大谷类作物大麦(Hordeum vulgare L.)中,反转录转座子插入和DNA甲基化都参与调节差异Al耐受性。 HvAACT1是一种主要基因,负责柠檬酸从根部分泌,用于Al的外部解毒。在HvAACT1的上游基因组区域中检测到长度至少为15.3kb的多反转录转座子样(MLR)序列插入,其显示启动子活性并显着增强HvAACT1表达,尤其是在Al耐受性物种的根尖中。此外,在许多具有低水平HvAACT1表达的物种中,存在这种MLR插入,但是被高度甲基化。地理分析表明,具有这种MLR插入的种质主要分布在具有酸性土壤的欧洲地区。发现两个野生大麦种质具有这种MLR插入,但具有高度甲基化。这些结果表明在大麦驯化后发生MLR插入及其DNA甲基化程度影响HvAACT1表达,并且该插入MLR的去甲基化有助于适应酸性土壤。此外,该研究结果表明,东亚和欧洲的大麦物种已经形成了独立但相当的策略来抵抗酸性土壤中的铝毒性。


原文链接:http://www.plantphysiol.org/content/early/2018/08/09/pp.18.00651


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