南開大學在調控植物耐鹽性新策略研究中取得重要進展

2022年7月，南開大學王寧寧教授團隊在《Plant, Cell and Environment》上發表了題為“N7-SSPP fusion gene improves salt stress tolerance in transgenicand soybean through ROS scavenging”的研究論文。

研究發現，過表達能夠顯著提高轉基因植物在鹽脅迫條件下對活性氧的清除能力，進而增強植株對高鹽脅迫的耐受性，但明顯抑制營養生長速度，導致該基因無法被直接應用于轉基因作物新品種的培育。該團隊前期還發現，乙烯合成關鍵酶AtACS7蛋白N末端由14個氨基酸構成的短肽（命名為N7）具有轉錄后調控功能，通過26S泛素/蛋白酶體途徑促進與之融合的多種蛋白降解，且N7介導的蛋白降解受鹽脅迫和衰老信號負調控。為克服過表達抑制植株營養生長的不利影響，作者構建了N7元件與SSPP的融合基因-，并利用轉基因擬南芥和轉基因大豆證明，在正常培養條件下，由于N7負調控SSPP蛋白穩定性，導致SSPP無法在轉基因植物體內積累，從而有效避免了過表達所導致的植株生長抑制；而在鹽脅迫條件下，N7介導蛋白降解的功能被解除，SSPP蛋白的有效積累賦予了轉基因植株對高鹽脅迫的持續抗性。即使長期鹽脅迫處理使土壤鹽分積累高達正常培養條件的7.1～9.6倍，-轉基因大豆仍然表現出很強的鹽脅迫耐受性和產量優勢。研究還發現，在持續鹽脅迫處理過程中運用馴化手段，可以更進一步提高-轉基因大豆的高鹽耐受性。這些結果表明，融合了轉錄后調控元件的-能夠克服直接高表達對植物生長發育的抑制，通過增強ROS清除能力而有效提高植物對高鹽脅迫的耐受性，為抗逆作物新品種培育提供了一種利用N-degron pathway元件和衰老調控關鍵因子的新策略。