_ Protejarea plantelor de orez de căldură atunci când atacă noaptea

Orezul (Oryza sativa L.) este alimentul de bază pentru mai mult de jumătate din populația lumii. Pe baza modelelor matematice, se estimează că producția mondială de cereale are o pierdere de 6%–7% a randamentului la creșterea cu 1°C a temperaturii medii sezoniere asociate cu dezastrele extreme de căldură.

În ultimul secol, zilnic temperatura minimă în timpul nopții a crescut mai mult decât temperatura maximă zilnică în timpul zilei. Culturile, cum ar fi orezul, au sensibilitate diferită la stresul termic între zi și noapte și între diferitele soiuri. Cu toate acestea, modul în care această diferență diurnă de termotoleranță este dobândită la plante rămâne evaziv.

Ceasul circadian este un sistem de control omniprezent care permite plantelor să-și coordoneze creșterea și dezvoltarea cu semnalele de zi și de noapte, totuși, factori care oferă rezistența temporală într-o manieră diurnă așteaptă descoperirea.

Chuang Yang și o echipă de la Universitatea Zhejiang au descoperit două proteine ​​bogate în glicină de orez cu motive de recunoaștere a ARN, OsGRP3 și OsGRP162, sunt exprimate ritmic și induse de căldură noaptea , iar o astfel de inducție ritmică de către stresul termic la miezul nopții depinde în mare măsură de OsELF3-2, una dintre componentele CE.

Studiul, condus de prof. Jian-Xiang Liu (Laboratorul cheie de stat pentru rezistența la mediu a plantelor). , College of Life Sciences, Zhejiang University), este publicat în revista Science Bulletin.

Pentru a examina dacă EC poate reprima activitatea promotorului OsGRP3/OsGRP162, echipa a efectuat teste efector-reporter. Rezultatele susțin că inducerea diurnă a OsGRP3/OsGRP162 prin stresul termic se datorează reducerii diurne a activității EC în condiții de temperatură ridicată.

Pentru a explora funcția biologică a OsGRP3/OsGRP162 în toleranța la stresul termic în orez, echipa a generat mai multe alele de mutanți dubli ai OsGRP3/OsGRP162 modificați genetic și a efectuat teste fenotipice atât în ​​fazele de răsad, cât și în fazele reproductive.

Ratele de supraviețuire și ratele de stabilire a semințelor dublelor mutanți au fost mult reduse. comparativ cu cea a plantelor martor de tip sălbatic după tratamentul cu stres termic. Aceste rezultate susțin faptul că OsGRP3 și OsGRP162 sunt necesare pentru toleranța la stresul termic în orez.

Ulterior, echipa a verificat termotoleranța la tipul sălbatic și dublu mutant al OsGRP3/OsGRP162 în stadiul reproductiv, când stresul termic a apărut între ziua și noaptea.

Rezultatele au arătat că rata de întărire a semințelor și greutatea boabelor mutanților dubli au fost mai reduse de stresul termic atunci când stresul termic a avut loc noaptea decât ziua. Astfel, OsGRP3/OsGRP162 sunt implicați în reglarea diurnă a termotoleranței la orez.

Pentru a investiga în continuare mecanismul de termotoleranță conferit de OsGRP3/OsGRP162, echipa a efectuat analiza ARN-seq. La stresul termic, dublu mutant al OsGRP3/OsGRP162 a afișat o expresie globală redusă a genelor sensibile la stresul termic și o creștere a splicing-ului alternativ de ARNm dominat de exon-skipping.

Multe rezultate experimentale au demonstrat că OsGRP3/OsGRP162 se leagă direct de vizează ARNm-urile și participă la splicing alternativ prin interacțiunea cu factorii spliceosomal U1/U2.

În total, echipa a demonstrat rolul important al OsGRP3/OsGRP162 în toleranța la căldură a orezului și a dezvăluit că OsGRP3/OsGRP162 reglează termotoleranța prin controlând îmbinarea alternativă a ARNm într-o manieră diurnă.

Deoarece creșterea plantelor și producția de randament sunt supuse constant la stresul de mediu zi și noapte în condiții naturale, acest studiu aruncă lumină asupra modului în care ceasul circadian reglează termotoleranța diurnă la plante.

(Fluierul)