西北农林科技大学联合伊犁师范大学、宁夏农林科学院解析小麦碱性亮氨酸拉链转录因子TabZIP156调控小麦的耐旱机制

摘要：小麦（Triticum aestivum L.）是全球三大主粮之一，为人类提供了约21%的食物热量和20%的蛋白质。然而，小麦属于C3植物，其光合效率低于玉米、高粱等C4作物，同时易受干旱、低温等胁迫的影响，导致产量潜力难以充分发挥。在全球气候变化加剧干旱威胁

小麦（Triticum aestivum L.）是全球三大主粮之一，为人类提供了约21%的食物热量和20%的蛋白质。然而，小麦属于C3植物，其光合效率低于玉米、高粱等C4作物，同时易受干旱、低温等胁迫的影响，导致产量潜力难以充分发挥。在全球气候变化加剧干旱威胁的背景下，加之人口持续增长（预计2050年将达到93亿），全球粮食产量需提高约70%才能满足未来需求。因此，挖掘小麦抗旱相关基因及调控关键因子，并解析其分子调控机制，对培育抗旱高产小麦新品种、保障粮食安全具有重要的理论意义与育种应用价值。

近日，西北农林科技大学农学院张晓科团队联合伊犁师范大学生物科学与技术学院相吉山研究员、宁夏农林科学院农作物研究所陈东升研究员在International Journal of Biological Macromolecules在线发表题为题为“The basic leucine zipper transcription factor TabZIP156 interacts with jasmonate ZIM-domain protein TaJAZ3-2A to regulate drought response in wheat”该研究首次揭示了TabZIP156-TaJAZ3-2A蛋白互作模块通过调控下游关键抗旱基因（如TaP5CS, TaPOD, TaDREB1A）的表达，从而调控小麦抗旱性的分子机制。该研究不仅深化了我们对小麦抗旱分子机制的理解，也为利用分子育种手段（如基因编辑、分子标记辅助选择）培育抗旱节水型小麦新品种提供了重要的理论基础和基因资源。

研究者通过酵母双杂交试验，筛选到JAZ蛋白TaJAZ3-2A与TabZIP156存在相互作用，并通过双分子荧光互补（BiFC），荧光素酶互补分析（LCI）及GST pull-down实验进一步证实了TaJAZ3-2A与TabZIP156的直接相互作用（图1）。LCI分析进一步表明，该互作依赖于TabZIP156的C端结构域与TaJAZ3-2A的N端结构域之间的特异性结合（图2）。功能分析表明，TaJAZ3-2A在植物抗旱响应中发挥负调控作用。在拟南芥中过量表达TaJAZ3-2A基因后，转基因植株在干旱条件下的存活率降低，失水率升高，H₂O₂和O₂⁻积累增多，耐旱性显著减弱（图3）。相反，在小麦中利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术抑制内源TaJAZ3-2A的表达后，沉默植株在干旱条件下H22，O2-，MDA含量降低，Pro含量升高，耐旱性显著增强（图4）。进一步的分子机制研究表明，TabZIP156能够激活多个抗逆相关基因（包括TaP5CS、TaDREB1A和TaPOD）的转录；而当TaJAZ3-2A与TabZIP156共表达时，该激活效应被显著抑制（图5）。综上所述，TaJAZ3-2A与TabZIP156之间存在直接的蛋白互作，并在抗旱调控通路中发挥拮抗作用。

图1 TabZIP156 与 TaJAZ3-2A 的互作验证。

图2 TabZIP156和TaJAZ3-2A的互作区域分析

图3 TaJAZ3-2A 过表达拟南芥植株的耐旱性分析

图4 TaJAZ3-2A沉默小麦植株的耐旱性分析

西北农林科技大学农学院2022级博士研究生卜亚宁为第一作者，西北农林科技大学为第一完成单位，西北农林科技大学农学院张晓科、伊犁师范大学生物科学与技术学院相吉山研究员、宁夏农林科学院农作物研究所陈东升研究员为该论文共同通信作者。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1200900）、新疆天池人才引进计划（2024TCYCCXLJ01）、宁夏回族自治区重点研发（2023BCF01011）等项目资助。

来源：致富小康路

标签：小麦伊犁西北农林科技大学宁夏农林科学院亮氨酸拉链

本文地址：http://news.43b.com.cn/a/861749.html

免责声明：本站系转载，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题，请在30日内与本站联系，我们将在第一时间删除内容!