武汉植物园揭示锌指蛋白ZAT6调控植物胁迫反应机制

摘要 : 中国科学院武汉植物园植物水分胁迫生物学学科组揭示了多种逆境胁迫下锌指蛋白ZAT6的分子调控网络，相关的研究结果能够直接应用于生产实际，为提高相关农作物的抗性，减少经济损失提供理论基础和实际操作的可行性。相关文章发表于近期的《Plant Physiology 》杂志上。

生物胁迫(细菌和真菌侵染等)和非生物胁迫(包括干旱、盐和冷害等)是植物生活史中不可避免的不利因素，这些逆境胁迫因子单独或者共同作用从而制约着农作物的生产。然而，植物由于自身不能移动，当遭受逆境环境时只能应答外界胁迫，从而进化出一系列复杂而精密的调控机制，来感受外部胁迫并传递信号，最终在分子、细胞和整个植株水平形成应激性反应。各种逆境胁迫首先被植物细胞膜上的感应器所感受，然后信号被传导到下游并且造成第二信使的产生，进而引起下游的一系列生理反应与基因表达调控，形成保护性反应。而在植物胁迫反应过程中，众多的转录因子承上启下，起着至关重要的作用。

中国科学院武汉植物园植物水分胁迫生物学学科组施海涛博士在产祝龙研究员的指导下，分离鉴定了一个受生物胁迫(细菌侵染)和非生物胁迫(包括干旱、盐和冷害)大量诱导的拟南芥锌指结构转录因子ZAT6。进一步通过获得ZAT6过表达植株和抑制表达植株，发现ZAT6可以正调控植物对生物胁迫(细菌侵染)和非生物胁迫(包括干旱、盐和冷害)的抗性。

AtZAT6调控植物胁迫反应的分子模型

生理学分析表明ZAT6正调控正常情况下和病原菌侵染过程中的活性氧含量，从而使ZAT6过表达植株表现为组成性激活的抗病反应。利用染色质免疫共沉淀(ChIP)-PCR技术，发现ZAT6可以直接结合水杨酸信号相关基因和CBF1-3启动子区的TACAAT元件并正调控这些基因的表达。

以上研究揭示了多种逆境胁迫下锌指蛋白ZAT6的分子调控网络，相关的研究结果能够直接应用于生产实际，为提高相关农作物的抗性，减少经济损失提供理论基础和实际操作的可行性。

以上研究获得国家自然科学基金(No.31200194 和No.31370302)、中国科学院“百人计划”、中国科学院知识创新工程项目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)、中国科学院青年创新促进会(No.Y429371O04)和中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室优秀青年人才计划(No.Y352811O03和No.Y452331O03)的共同支持。相关研究结果在植物学国际期刊Plant Physiology 上在线发表。

原文摘要：

The Cys2/His2-type zinc finger transcription factor ZAT6 modulates biotic and abiotic stress responses by activating salicylic acid-related genes and CBFs in Arabidopsis

Haitao Shi , Xin Wang , Tiantian Ye, Fangfang Cheng , Jiao Deng , Pingfang Yang , Yansheng Zhang and Zhulong Chan

The Cys2/His2-type zinc finger proteins (ZFPs) are a large family of transcription regulators, and some of them play essential roles in plant responses to biotic and abiotic stress. In this study, we found that expression of C2H2-type ZFP AtZAT6 was transcriptionally induced by salt, dehydration, cold stress treatments and pathogen infection, and AtZAT6 was predominantly located in the nucleus. AtZAT6 overexpressing plants exhibited improved resistance to pathogen infection, salt, drought, and freezing stresses, while AtZAT6 knockdown plants showed decreased stress resistance. AtZAT6 positively modulates expression level of stress related genes by directly binding to the TACAAT motifs in the promoter region of pathogen-related genes (EDS1, PAD4, PR1, PR2, and PR5) and abiotic stress responsive genes (CBF1, CBF2, and CBF3). Moreover, overexpression of AtZAT6 exhibited pleiotrophic phenotypes with curly leaves and small-sized plant at vegetative stage, and reduced size of floral organs and siliques at the reproductive stage. Modulation of AtZAT6 also positively regulates the accumulation of salicylic acid (SA) and reactive oxygen species (H2O2 and O2•-). Taken together, our findings indicated that AtZAT6 plays important roles in plant development, and positively modulates biotic and abiotic stress resistance by activating the expression levels of salicylic acid-related genes and CBFs.

作者：中科院

;