JIPB | 江蘇師範大學整合植物生物學課題組揭示小蛋白編碼基因SlSTE1提高番茄耐鹽性的機制

2021-02-13 JIPB
番茄是世界上最重要的蔬菜和園藝作物之一，同時也是用作遺傳研究的重要模式植物。然而，大多數番茄品種在發育的各個階段均對鹽脅迫敏感，從而嚴重影響其產量和品質。目前，雖然對番茄耐鹽性的遺傳調控研究已取得了許多進展，但鮮有研究報導小蛋白編碼基因在番茄鹽脅迫應答中的功能和作用機理。JIPB近日在線發表了江蘇師範大學整合植物生物學課題組題為「SlSTE1 promotes ABA-dependent salt stress-responsive pathways via improving ion homeostasis and ROS scavenging in tomato」的研究論文。該研究發現番茄中一個無任何已知保守結構域的小蛋白為鹽脅迫應答正調控因子，因此將其命名為SlSTE1 (SALT TOLERANCE ENHANCER1)。研究結果表明，SlSTE1基因的表達受多種非生物脅迫和激素處理的顯著誘導，超表達該基因顯著增強了番茄植株對多種氯鹽（NaCl、KCl和LiCl）和氧化脅迫的耐受性；相反，沉默SlSTE1的植物對鹽脅迫的耐受性降低。鹽脅迫下，超表達植株中抗氧化酶活性、ABA和葉綠素含量提高，而MDA和ROS的積累減少。此外，在超表達植株中K+/Na+值更高，且K+外流減少，H+外流增加。RNA-seq分析顯示，在鹽脅迫下，與WT相比超表達植株中有1330個差異表達的基因，其中編碼轉錄因子、脅迫相關蛋白、激酶和激素合成或信號轉導（特別是ABA和ACC）等相關蛋白的基因的表達水平顯著提高。隨後進一步發現超表達植物對ABA的敏感性增加，並證實SlSTE1能夠與ABA信號受體SlPYLs和ABA信號正調控因子SlSnRK2s相互作用。因此，SlSTE1通過與ABA信號途徑的重要調控因子SlPYLs和SlSnRK2s相互作用來參與依賴於ABA的鹽脅迫應答途徑，並能通過影響K+/Na+平衡、ROS積累以及脅迫相關基因的表達來實現番茄耐鹽性的增強。江蘇師範大學生命科學學院孟小慶博士為論文的第一作者，碩士研究生蔡敬為共同第一作者，江蘇師範大學生命科學學院李宗芸教授和朱明庫副教授為共同通訊作者，中國科學院遺傳與發育生物學研究所工程師鄧磊，江蘇師範大學生命科學學院韓永華教授、董婷婷副教授、孫健副教授、徐濤副教授參與了本項研究工作。本研究主要得到了國家自然科學基金、江蘇省高校優勢學科建設工程等項目的資助。

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