PBJ |中国农科院作物所和新疆农业大学合作解析TabZIP15基因提高小麦耐盐性的分子机制

2020年7月23日，Plant Biotechnology Journal 在线发表了题为“The bZIP transcription factor TabZIP15 improves salt stress tolerance in wheat”的研究论文。

小麦作为重要的口粮作物，在保证国家粮食安全方面发挥着至关重要的作用。然而，其生产受到诸如盐等非生物逆境胁迫的威胁。因此，挖掘抗逆调控基因、培育抗逆品种，是小麦遗传改良最重要的目标之一。在本研究中，我们鉴定了一个盐胁迫诱导表达的基因TabZIP15，该基因在结构上具有6个外显子和5个内含子，编码一个定位在核中的蛋白。进一步研究发现，TabZIP15具有转录激活活性，并能在酵母中结合ABA响应元件（ABRE）。超表达TabZIP15基因的转基因小麦耐盐性鉴定结果表明：TabZIP15可以通过提高小麦的株高、地上鲜重、根长来提高转基因小麦的耐盐性（图1）。在成熟期，转基因植株的穗长和穗粒数要明显高于受体材料。接下来，我们利用酵母双杂交（Y2H）方法筛选到一个与TabZIP15互作的烯醇化酶蛋白TaENO-b，该蛋白的功能是催化2-磷酸-d-甘油的可逆脱水生成磷酸烯醇丙酮酸，该过程作为糖酵解和糖异生途径的一部分，提示我们TabZIP15可能通过与TaENO-b互作，参与调控糖酵解和糖异生过程，进而提高小麦的耐盐性。转录组分析结果显示：参与代谢调节和非生物逆境应答反应的基因可能在TabZIP15提高小麦耐盐性过程中发挥重要作用。该基因的克隆和解析为阐明小麦耐盐的遗传与分子基础提供了理论支撑，也为小麦抗逆遗传改良提供了重要的候选基因。

图1：转基因小麦耐盐性鉴定（A中Bar = 10 cm，B中Bar = 5 cm，C中Bar = 2 cm）。

中国农业科学院作物科学研究所和新疆农业大学农学院联合培养硕士生毕晨曦、新疆农业大学农学院于月华副教授、中国农业科学院作物科学研究所董纯豪博士为该文的共同第一作者。新疆农业大学农学院倪志勇教授、中国农业科学院作物科学研究所孔秀英研究员和张立超副研究员为该文的共同通讯作者。参与本研究的还有中国农业科学院作物科学研究所杨宇盺博士、已毕业博士生翟亦倩、硕士生杜丰平和副研究员夏川。特别感谢贾继增研究组提供小麦全长cDNA文库，景蕊莲研究组提供酵母双杂交文库。本研究得到了国家自然科学基金（31771792）、转基因重大专项（2016ZX08009001-001-004）、中国农业科学院农业科技创新工程和天山创新团队计划项目（2020D14002）的支持。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13453