南開大學(xué)在調(diào)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(xué)王寧寧教授團隊在《Plant, Cell and Environment》上發(fā)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(fā)現(xiàn)，過表達能夠顯著提高轉(zhuǎn)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(yǎng)生長速度，導(dǎo)致該基因無法被直接應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因作物新品種的培育。該團隊前期還發(fā)現(xiàn)，乙烯合成關(guān)鍵酶AtACS7蛋白N末端由14個氨基酸構(gòu)成的短肽（命名為N7）具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)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(dǎo)的蛋白降解受鹽脅迫和衰老信號負調(diào)控。為克服過表達抑制植株營養(yǎng)生長的不利影響，作者構(gòu)建了N7元件與SSPP的融合基因-，并利用轉(zhuǎn)基因擬南芥和轉(zhuǎn)基因大豆證明，在正常培養(yǎng)條件下，由于N7負調(diào)控SSPP蛋白穩(wěn)定性，導(dǎo)致SSPP無法在轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)積累，從而有效避免了過表達所導(dǎo)致的植株生長抑制；而在鹽脅迫條件下，N7介導(dǎo)蛋白降解的功能被解除，SSPP蛋白的有效積累賦予了轉(zhuǎn)基因植株對高鹽脅迫的持續(xù)抗性。即使長期鹽脅迫處理使土壤鹽分積累高達正常培養(yǎng)條件的7.1～9.6倍，-轉(zhuǎn)基因大豆仍然表現(xiàn)出很強的鹽脅迫耐受性和產(chǎn)量優(yōu)勢。研究還發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)鹽脅迫處理過程中運用馴化手段，可以更進一步提高-轉(zhuǎn)基因大豆的高鹽耐受性。這些結(jié)果表明，融合了轉(zhuǎn)錄后調(diào)控元件的-能夠克服直接高表達對植物生長發(fā)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(diào)控關(guān)鍵因子的新策略。