解析TabZIP15基因提高小麥耐鹽性的分子機(jī)制（2020.7.26 Plant Biotechnology Journal）

小麥作為重要的口糧作物，在保證國(guó)家糧食安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，其生產(chǎn)受到諸如鹽等非生物逆境脅迫的威脅。因此，挖掘抗逆調(diào)控基因、培育抗逆品種，是小麥遺傳改良最的重要目標(biāo)之一。在本研究中，我們鑒定了一個(gè)鹽脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的基因TabZIP15，該基因在結(jié)構(gòu)上具有6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子，編碼一個(gè)定位在核中的蛋白。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TabZIP15具有轉(zhuǎn)錄激活活性，并能在酵母中結(jié)合ABA響應(yīng)元件（ABRE）。超表達(dá)TabZIP15基因的轉(zhuǎn)基因小麥耐鹽性鑒定結(jié)果表明：TabZIP15可以通過(guò)提高小麥的株高、地上鮮重、根長(zhǎng)來(lái)提高轉(zhuǎn)基因小麥的耐鹽性。在成熟期，轉(zhuǎn)基因植株的穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)要明顯高于受體材料。接下來(lái)，我們利用酵母雙雜交（Y2H）方法篩選到一個(gè)與TabZIP15互作的烯醇化酶蛋白TaENO-b，該蛋白的功能是催化2-磷酸-d-甘油的可逆脫水生成磷酸烯醇丙酮酸，該過(guò)程作為糖酵解和糖異生途徑的一部分，提示我們TabZIP15可能通過(guò)與TaENO-b互作，參與調(diào)控糖酵解和糖異生過(guò)程，進(jìn)而提高小麥的耐鹽性。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果顯示：參與代謝調(diào)節(jié)和非生物逆境應(yīng)答反應(yīng)的基因可能在TabZIP15提高小麥耐鹽性過(guò)程中發(fā)揮重要作用。該基因的克隆和解析為闡明小麥耐鹽的遺傳與分子基礎(chǔ)提供了理論支撐，也為小麥抗逆遺傳改良提供了重要的候選基因。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)碩士生畢晨曦、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院于月華副教授、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所董純豪博士為該文的共同第一作者。新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院倪志勇教授、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所孔秀英研究員和張立超副研究員為該文的共同通訊作者。參與本研究的還有中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所楊宇盺博士、已畢業(yè)博士生翟亦倩、碩士生杜豐平和副研究員夏川。特別感謝賈繼增研究組提供小麥全長(zhǎng)cDNA文庫(kù)，景蕊蓮研究組提供酵母雙雜交文庫(kù)。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31771792）、轉(zhuǎn)基因重大專(zhuān)項(xiàng)（2016ZX08009001-001-004）、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和天山創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目（2020D14002）的支持。