MYB转录因子在茉莉酸信号途径介导抑制水稻氮吸收中的作用与调控机制研究

Upon herbivore attack, jasmonate (JA) signaling pathway are activated that can elicit systemic defense responses in plants. Nitrogen is an essential nutrient for plant growth and development. Studies have shown that the JA signaling enhanced the insect-resistant defense in rice, and at the same time, mediated the inhibition of nitrogen uptake in rice, thereby limiting the growth of rice, yet the underlying regulatory mechanism is still unclear. MYB transcription factors are involved in the response of the JA signaling, and play an important role in the regulation of nitrogen utilization in plants. Here, based on the previous works, gene overexpression and CRISPR-Cas9 gene editing techniques will be used to get transgenic rice plants with overexpressed and silenced, genes of certain MYB transcription factors, and target gene analysis and protein interaction analysis of the transcription factors will be carried out further, to clarify the function and regulatory mechanism of MYB transcription factor in JA signaling-mediated inhibition of nitrogen uptake in rice, and to provide theoretical basis for understanding the nutrition utilization in plants under adverse conditions.

植物遭受害虫威胁时会激活茉莉酸信号途径启动防御响应。氮是植物生长发育所必需的营养元素。已有研究表明茉莉酸信号途径提高水稻抗虫防御的同时也介导抑制水稻对氮的吸收，从而限制水稻的生长，但具体的调控机制尚不清楚。MYB类转录因子参与茉莉酸信号途径的应答，同时在植物的氮利用中也发挥着重要的调控作用。本项目在前期研究的基础上，拟构建特定MYB转录因子的基因过表达与CRISPR-Cas9基因编辑水稻材料，结合转录因子的靶基因分析与互作蛋白分析，初步阐明MYB转录因子在茉莉酸信号途径介导抑制水稻氮吸收中的作用及调控机制，为研究作物在逆境条件下的营养调控规律提供理论依据。

茉莉酸信号途径在植物对植食性昆虫产生诱导防御中起核心作用。已有研究表明茉莉酸信号途径在提高植物抗虫防御的同时也介导抑制植物对氮营养的吸收，但具体的调控机制尚不清楚。MYB类转录因子参与茉莉酸信号途径应答，并在植物氮利用中发挥着重要的调控作用。本项目以水稻为研究对象，通过高通量测序技术系统分析了水稻根部与叶片中参与茉莉酸信号途径应答的MYB转录因子基因表达的动态变化，明确了显著参与水稻茉莉酸信号途径应答的MYB转录因子种类。构建了4种目标MYB转录因子的基因过表达与CRISPR-Cas 基因编辑水稻材料。初步研究数据表明，转录因子OsMYB48与水稻的种子发育密切相关，其功能缺陷或改变会导致水稻的结实率显著下降；转录因子OsMYBja4与OsMYBja5可通过调控水稻根部氮同化关键基因GS1;2的表达，从而参与茉莉酸信号途径介导水稻的氮吸收过程。同时研究发现，生长素可能也参与了水稻茉莉酸信号途径调控水稻氮吸收的过程。以上研究结果为进一步揭示水稻在逆境条件下的氮营养调控规律打下了良好的基础。