干旱严重影响了作物的生长和产量的形成，寻找新的基因资源用于提高植物对干旱的耐性具有重要意义。近日，上海植物逆境研究中心的研究团队在Plant Biotechnology Journal上发表了题为“The C4 protein from the geminivirus Tomato yellow leaf curl virus confers drought tolerance in Arabidopsis through an ABA-independent mechanism”的原创研究结果。
已有的研究表明，一些病毒的感染能增强植物对逆境的抗性。双生病毒普遍存在于热带和亚热带地区并能侵染多种植物。其中，番茄黄化卷叶病毒TYLCV能对番茄的产量造成毁灭性的影响，但已有的报道表明TYLCV的侵染能提高番茄对高温的抵抗力。本研究则发现TYLCV还能提高番茄和烟草对干旱的抗性。
为了解析TYLCV提高植物抗旱性的潜在机制，本研究分别将TYLCV的蛋白编码基因C2，C3，C4，V2和CP在35S启动子的驱动下转化拟南芥并筛选转基因植株对干旱的响应，其中C4转基因植株对干旱的耐性显著增强。
已有研究表明，C4定位于细胞膜上和叶绿体中。为了解析C4的定位对植物耐旱的影响，本研究将仅定位于叶绿体的C4突变型C4G2A再次转化拟南芥。研究表明C4G2A不能提高拟南芥对干旱的耐性，间接表明C4在细胞膜的定位对干旱的耐性起着重要作用。
已有研究表明，C4能够影响植物根系木质部的发育。为了解析C4对干旱的耐性与木质部发育的关系，本研究通过内皮特异的启动子SCR驱动C4在拟南芥中的表达并分析SCR:C4转基因拟南芥对干旱的响应，结果表明SCR:C4并不能提高拟南芥的耐旱性，说明C4提高拟南芥的耐旱性独立于对木质部发育的影响。
最后，本研究比较了野生型拟南芥和C4转基因植株在正常及干旱处理下ABA的含量及ABA响应基因的表达，同时检测了植株对外施ABA的响应。以上实验均没有发现显著差异，说明C4提高拟南芥的耐旱性不依赖于ABA。
本研究为后续进一步解析C4蛋白调控植物耐旱性的机制提供了重要的线索，也为提高植物耐旱性提供了新的基因资源和研究思路。
图1：番茄黄化卷叶病毒C4蛋白提高拟南芥耐旱性
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/pbi.13280
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