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The transcription factor VaNAC17 from grapevine (Vitis amurensis) enhances drought tolerance by modulating jasmonic acid biosynthesis in transgenic Arabidopsis.
Plant Cell Reports ( IF 6.2 ) Pub Date : 2020-02-27 , DOI: 10.1007/s00299-020-02519-x
Lingye Su 1, 2, 3, 4 , Linchuan Fang 1, 2 , Zhenfei Zhu 1, 5 , Langlang Zhang 1, 2 , Xiaoming Sun 1, 2 , Yi Wang 3, 5 , Qingfeng Wang 1, 2 , Shaohua Li 3 , Haiping Xin 1, 2
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Expression of VaNAC17 improved drought tolerance in transgenic Arabidopsis by upregulating stress-responsive genes, modulating JA biosynthesis, and enhancing ROS scavenging. Water deficit severely affects the growth and development of plants such as grapevine (Vitis spp.). Members of the NAC (NAM, ATAF1/2, and CUC2) transcription factor (TF) family participate in drought-stress-induced signal transduction in plants, but little is known about the roles of NAC genes in drought tolerance in grapevine. Here, we explored the role of VaNAC17 in Vitis amurensis, a cold-hardy, drought-tolerant species of grapevine. VaNAC17 was strongly induced in grapevine by drought, exogenous abscisic acid (ABA), and methyl jasmonate (MeJA). A transient expression assay in yeast indicated that VaNAC17 functions as a transcriptional activator. Notably, heterologous expression of VaNAC17 in Arabidopsis thaliana enhanced drought tolerance. VaNAC17-expressing Arabidopsis plants showed decreased reactive oxygen species (ROS) accumulation compared to wild-type plants under drought conditions. RNA-seq analysis indicated that VaNAC17 expression increased the transcription of downstream stress-responsive genes after 5 days of drought treatment, especially genes involved in jasmonic acid (JA) biosynthesis (such as LOX3, AOC1 and OPR3) and signaling (such as MYC2, JAZ1, VSP1 and CORI3) pathways. Endogenous JA levels increased in VaNAC17-OE plants under drought stress. Taken together, these results indicate that VaNAC17 plays a positive role in drought tolerance by modulating endogenous JA biosynthesis and ROS scavenging.

中文翻译:

来自葡萄 (Vitis amurensis) 的转录因子 VaNAC17 通过调节转基因拟南芥中茉莉酸的生物合成来增强干旱耐受性。

VaNAC17 的表达通过上调应激反应基因、调节 JA 生物合成和增强 ROS 清除来提高转基因拟南芥的耐旱性。缺水严重影响葡萄藤(Vitis spp.)等植物的生长发育。NAC(NAM、ATAF1/2 和 CUC2)转录因子 (TF) 家族的成员参与植物中干旱胁迫诱导的信号转导,但对 NAC 基因在葡萄耐旱性中的作用知之甚少。在这里,我们探讨了 VaNAC17 在 Vitis amurensis(一种耐寒、耐旱的葡萄树)中的作用。VaNAC17 在葡萄藤中受到干旱、外源脱落酸 (ABA) 和茉莉酸甲酯 (MeJA) 的强烈诱导。酵母中的瞬时表达测定表明,VaNAC17 起转录激活剂的作用。尤其,VaNAC17 在拟南芥中的异源表达增强了耐旱性。在干旱条件下,与野生型植物相比,表达 VaNAC17 的拟南芥植物表现出活性氧 (ROS) 积累减少。RNA-seq 分析表明,干旱处理 5 天后,VaNAC17 表达增加了下游应激反应基因的转录,尤其是参与茉莉酸 (JA) 生物合成(如 LOX3、AOC1 和 OPR3)和信号转导(如 MYC2、 JAZ1、VSP1 和 CORI3) 通路。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。在干旱条件下,与野生型植物相比,表达 VaNAC17 的拟南芥植物表现出活性氧 (ROS) 积累减少。RNA-seq 分析表明,干旱处理 5 天后,VaNAC17 表达增加了下游应激反应基因的转录,尤其是参与茉莉酸 (JA) 生物合成(如 LOX3、AOC1 和 OPR3)和信号转导(如 MYC2、 JAZ1、VSP1 和 CORI3) 通路。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。在干旱条件下,与野生型植物相比,表达 VaNAC17 的拟南芥植物表现出活性氧 (ROS) 积累减少。RNA-seq 分析表明,干旱处理 5 天后,VaNAC17 表达增加了下游应激反应基因的转录,尤其是参与茉莉酸 (JA) 生物合成(如 LOX3、AOC1 和 OPR3)和信号转导(如 MYC2、 JAZ1、VSP1 和 CORI3) 通路。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。RNA-seq 分析表明,干旱处理 5 天后,VaNAC17 表达增加了下游应激反应基因的转录,尤其是参与茉莉酸 (JA) 生物合成(如 LOX3、AOC1 和 OPR3)和信号转导(如 MYC2、 JAZ1、VSP1 和 CORI3) 通路。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。RNA-seq 分析表明,干旱处理 5 天后,VaNAC17 表达增加了下游应激反应基因的转录,尤其是参与茉莉酸 (JA) 生物合成(如 LOX3、AOC1 和 OPR3)和信号转导(如 MYC2、 JAZ1、VSP1 和 CORI3) 通路。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。干旱胁迫下 VaNAC17-OE 植物的内源 JA 水平增加。总之,这些结果表明,VaNAC17 通过调节内源性 JA 生物合成和 ROS 清除在耐旱性中发挥积极作用。
更新日期:2020-04-22
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