拟南芥中ETP2的逐步等位基因变化轨迹决定了其对UVB耐受性与淹水适应能力之间的权衡

《Nature Communications》：Stepwise allelic trajectory of ETP2 underlies trade-off between UVB tolerance and submergence adaptation in Arabidopsis thaliana

　　

摘要

强烈的UVB辐射会严重限制植物的生长、产量和分布，而植物适应强UVB辐射的机制至今仍不清楚。在本研究中，我们发现F-box泛素E3连接酶UVBT1（也称为ETP2）对拟南芥的UVB耐受性至关重要。在高山地区的拟南芥品种中，ETP2启动子存在一个166碱基对的缺失，导致W-box元件完全消失，进而消除了WRKY36介导的转录抑制作用。这使得ETP2的水平上升，进而降解EIN2并激活具有保护作用的花青素/黄酮类物质合成途径。而在低海拔地区，由于UVB辐射较弱且降水量较高，WRKY36对ETP2的抑制作用使得EIN2和WRKY22保持稳定，从而使这些植物具备耐淹性。值得注意的是，除了西藏品种特有的166碱基对缺失外，其他全球各地的拟南芥品种在ETP2启动子的166碱基对区域内的W-box附近，其C碱基向G碱基的突变也与海拔升高所导致的UVB辐射增强密切相关。这种碱基变化还会加强WRKY36对ETP2的抑制作用，表明存在额外的逐步适应过程。因此，本研究将WRKY36-ETP2-EIN2/WRKY22模块确定为调控UVB耐受性和耐淹性的关键因子，它可能帮助拟南芥适应不同UVB辐射强度和降水量条件下的环境。