高粱对锌缺乏响应的生理与分子基础

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锌(Zn)是植物体一种重要的微量元素。在植物中,铜/锌超氧化物歧化酶(CSD)和碳酸酐酶(CA)的活性,与植物对Zn利用效率的差异一一对应;因此,我们可以合理地假设,植物中存在着经济利用Zn元素的模式,在Zn缺乏的情况下,优先将Zn提供给必需的含Zn蛋白。然而到目前为止,植物优先将Zn提供给CSD和/或CA这一假设,仍然缺乏直接的证据。在本研究中,我们利用生理和分子分析相结合的方式,研究了急性Zn缺乏和Zn恢复对水培高粱不同组织,不同时段的影响。在Zn缺乏条件下,高粱根中上调表达的mi R398抑制了CSD的表达,而在叶中下调表达的miR528,使CSD的表达维持在了一个相对稳定的水平。研究显示,预先经过Zn缺乏处理的植物在补充Zn后,CA第一个恢复了表达和活性,而CSD和乙醇脱氢酶(ADH)的活性恢复相对延迟,这表明CA比CSD和ADH优先接收Zn。我们的研究结果还显示,microRNAs(miRNAs)在植物响应Zn缺乏过程中起到重要的调节作用。
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