Heat Shock Transcription Factor OsHsfc1a Enhances Rice Seedling Thermotolerance by Regulating OsMFT1 and Preserving Chloroplast Structure Under Heat Stress

生物 叶绿体 转录因子 转录组 热休克蛋白 热冲击 细胞生物学 苗木 遗传学 热冲击系数 基因 拟南芥 水稻 突变体 高铁F1 热应力 拟南芥 基因表达 植物 等位基因 抄写(语言学) 遗传筛选 热休克蛋白70 活性氧 发起人 基因表达调控 稻属 基因剔除小鼠 调节器 野生型
作者
Jingqin Lu,Junyu Chen,Hong Chen,Ziqiang Fan,Lin Lin,Liu Chuanhe,Xiaoxian Wu,Jilei Huang,Zhenlan Liu,Jing Li,Chuxiong Zhuang,Shaoyan Zheng
出处
期刊:Plant Biotechnology Journal [Wiley]
标识
DOI:10.1111/pbi.70458
摘要

ABSTRACT High‐temperature stress severely threatens rice ( Oryza sativa L.) growth and productivity, particularly during the seedling stage, making heat tolerance an essential breeding target. In this study, we identified the heat shock transcription factor OsHsfc1a as a positive regulator of thermotolerance in rice seedlings. OsHsfc1a expression was strongly induced by heat stress, and overexpression lines exhibited enhanced heat tolerance, whereas knockout mutants were hypersensitive. Integrative transcriptome and DAP‐seq analyses revealed that OsHsfc1a directly binds to and represses the transcription of OsMFT1 , a gene previously implicated in stress responses. Molecular and genetic assays confirmed that OsHsfc1a‐mediated suppression of OsMFT1 helps maintain the chloroplast structural integrity, reduces reactive oxygen species accumulation, and alleviates programmed cell death under heat stress. In contrast, OsMFT1 overexpression impaired chloroplast organization and decreased seedling survival, whereas its knockout enhanced heat tolerance. Furthermore, comparative transcriptome analysis revealed that the OsHsfc1a‐ OsMFT1 regulatory module maintains the chloroplast structural integrity during heat stress by modulating the expression of multiple chloroplast structure‐related genes. Analysis of natural haplotypes revealed that OsHsfc1a allelic variation is associated with rice subspecies differentiation, providing useful genetic resources for breeding heat‐resilient varieties. In summary, we demonstrate that OsHsfc1a enhances heat tolerance by repressing OsMFT1 to preserve chloroplast stability, providing both mechanistic insights and practical genetic resources for rice improvement under global warming.
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