TUhjnbcbe - 2020/12/3 20:38:00
近日，JournalofExperimentalBotany在线发表了北京市农林科学院生物中心李瑞芬团队的题为“EmergingcrosstalkbetweentwosignalingpathwayscoordinatesK+andNa+homeostasisinthehalophyteHordeumbrevisubulatum”的研究论文。该研究针对耐盐碱特殊种质资源—短芒大麦草（俗称“野大麦”，Hordeumbrevisubulatum），鉴定出蛋白激酶HbCIPK2为信号节点协同调控K+保持和Na+外排的交叉调控通路，揭示了禾本科盐生植物高盐适应性的新机制。我国有15亿亩荒芜的盐碱地，而且每年都在增加，土壤盐碱化严重制约着我国农业的可持续发展。理解植物耐盐碱机制对培育作物耐盐碱品种、促进农业发展具有重要意义。目前对植物耐盐碱机制的研究主要集中在模式植物和甜土作物，而许多作物的野生近缘种具有突出的耐盐碱能力，是改良作物耐盐碱性的重要基因资源，也是解析植物耐盐碱新机制、挖掘耐盐碱关键基因的优良材料。但是，对于这些材料的耐盐碱机制研究甚少。野大麦是禾本科小麦族大麦属多年生优质牧草，也是麦类作物的野生近缘种；能够在含盐量0.6%-1.0%/pH~10的盐碱地良好生长，是盐碱地改良的先锋植物，也是改良小麦、大麦的重要遗传资源。野大麦耐盐碱，但没有特殊的形态结构或生理特征（如盐腺、C4光合途径），究竟有怎样的耐盐碱分子机制一直是个未解之谜。李瑞芬课题组多年从事大麦属野生资源和耐盐碱机理研究，在前期对野大麦形态、解剖及生理研究的基础上，结合盐胁迫转录组分析，揭示了野大麦耐盐性主要依赖于高盐胁迫下可保持K+高效吸收和Na+外排。在此基础上鉴定出蛋白激酶HbCIPK2介导的HbCBL1-HbCIPK2-HbVGKC1和HbCBL4/10-HbCIPK2-HbSOS1L调控通路，前者被证明调控植物根系对K+吸收，后者主要负责Na+外排。研究也证实经典的SOS耐盐途径和CIPK23调控K+吸收的通路也都保守存在。但是为了长期适应高盐环境，该盐生植物演化出CIPK家族成员HbCIPK2协同调控K+/Na+平衡的新机制，增强了盐适应能力。该研究为理解植物耐盐碱机制、培育耐盐碱新品种提供了新思路；也说明特殊种质资源深入研究的重要性和必要性。图1秋季生长在重度盐碱地的野大麦（红色植物为碱蓬）图2HbCIPK2介导的耐盐调控通路工作模型张海纹副研究员、冯浩博士后为本文共同第一作者，李瑞芬研究员为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目、北京市农林科学院杰出科学家培育等项目的资助。论文链接：