Overexpression of ZmSTOP1-A Enhances Aluminum Tolerance in Arabidopsis by Stimulating Organic Acid Secretion and Reactive Oxygen Species Scavenging

活性氧 拟南芥 交易激励 有机酸 抗氧化剂 开枪 转录因子 生物化学 拟南芥 化学 生物 毒性 细胞生物学 突变体 植物 基因 有机化学
作者
Chan Liu,Xiaoqi Hu,Lei Zang,Xiaofeng Liu,Yuhui Wei,Xue Wang,Xinwu Jin,Chengfeng Du,Yan Yu,Wenzhu He,Suzhi Zhang
出处
期刊:International Journal of Molecular Sciences [MDPI AG]
卷期号:24 (21): 15669-15669 被引量:3
标识
DOI:10.3390/ijms242115669
摘要

Aluminum (Al) toxicity and low pH are major factors limiting plant growth in acidic soils. Sensitive to Proton Rhizotoxicity 1 (STOP1) transcription factors respond to these stresses by regulating the expression of multiple Al- or low pH-responsive genes. ZmSTOP1-A, a STOP1-like protein from maize (Zea mays), was localized to the nucleus and showed transactivation activity. ZmSTOP1-A was expressed moderately in both roots and shoots of maize seedlings, but was not induced by Al stress or low pH. Overexpression of ZmSTOP1-A in Arabidopsis Atstop1 mutant partially restored Al tolerance and improved low pH tolerance with respect to root growth. Regarding Al tolerance, ZmSTOP1-A/Atstop1 plants showed clear upregulation of organic acid transporter genes, leading to increased organic acid secretion and reduced Al accumulation in roots. In addition, the antioxidant enzyme activity in roots and shoots of ZmSTOP1-A/Atstop1 plants was significantly enhanced, ultimately alleviating Al toxicity via scavenging reactive oxygen species. Similarly, ZmSTOP1-A could directly activate ZmMATE1 expression in maize, positively correlated with the number of Al-responsive GGNVS cis-elements in the ZmMATE1 promoter. Our results reveal that ZmSTOP1-A is an important transcription factor conferring Al tolerance by enhancing organic acid secretion and reactive oxygen species scavenging in Arabidopsis.

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