南开大学在调控植物耐盐性新策略研究中取得重要进展

2022年7月，南开大学王宁宁教授团队在《Plant, Cell and Environment》上发表了题为“N7-SSPP fusion gene improves salt stress tolerance in transgenicand soybean through ROS scavenging”的研究论文。

研究发现，过表达能够显著提高转基因植物在盐胁迫条件下对活性氧的清除能力，进而增强植株对高盐胁迫的耐受性，但明显抑制营养生长速度，导致该基因无法被直接应用于转基因作物新品种的培育。该团队前期还发现，乙烯合成关键酶AtACS7蛋白N末端由14个氨基酸构成的短肽（命名为N7）具有转录后调控功能，通过26S泛素/蛋白酶体途径促进与之融合的多种蛋白降解，且N7介导的蛋白降解受盐胁迫和衰老信号负调控。为克服过表达抑制植株营养生长的不利影响，作者构建了N7元件与SSPP的融合基因-，并利用转基因拟南芥和转基因大豆证明，在正常培养条件下，由于N7负调控SSPP蛋白稳定性，导致SSPP无法在转基因植物体内积累，从而有效避免了过表达所导致的植株生长抑制；而在盐胁迫条件下，N7介导蛋白降解的功能被解除，SSPP蛋白的有效积累赋予了转基因植株对高盐胁迫的持续抗性。即使长期盐胁迫处理使土壤盐分积累高达正常培养条件的7.1～9.6倍，-转基因大豆仍然表现出很强的盐胁迫耐受性和产量优势。研究还发现，在持续盐胁迫处理过程中运用驯化手段，可以更进一步提高-转基因大豆的高盐耐受性。这些结果表明，融合了转录后调控元件的-能够克服直接高表达对植物生长发育的抑制，通过增强ROS清除能力而有效提高植物对高盐胁迫的耐受性，为抗逆作物新品种培育提供了一种利用N-degron pathway元件和衰老调控关键因子的新策略。