遺傳發育所發現大豆調控抗鹽耐旱的分子機制

　　大豆是重要的經濟作物，是人類食用油脂和蛋白及動物飼料的重要來源。其在響應非生物脅迫的分子調控機制方面的研究仍然存在較大空白。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所基因組生物學研究中心/植物基因組學國家重點實驗室陳受宜研究組和張勁松研究組在前期的研究中鑒定出一系列能夠響應逆境脅迫的轉錄因子。該研究利用轉化大豆毛狀根的實驗體系，對其中篩選到的WRKY27蛋白進行了更深入研究。表型分析結果表明，WRKY27能夠受多種非生物脅迫的誘導并能顯著提高大豆對干旱和鹽脅迫的適應性。進一步研究表明，通過結合大豆脅迫應答的負調控因子NAC29啟動子區的W-box，WRKY27蛋白能夠抑制NAC29的負調控作用。同時，該研究通過一系列的生化實驗分析，鑒定出WRKY27的互作蛋白MYB174，并且證明MYB174能夠通過抑制NAC29的表達從而提高大豆的耐逆性。ChIP-PCR等結果進一步表明，WRKY27與MYB174 在植物體內能夠通過相互作用并結合NAC29啟動子區相鄰的順勢作用元件(cis-elements)，從而精確調控大豆對干旱和鹽等非生物脅迫的響應（如下圖）。

　　該研究通過研究兩種不同轉錄因子之間的相互作用，對大豆等模式作物在逆境脅迫的分子機制方面提供了一個新的研究角度。通過改造和利用WRKY27，將可能有利于環境脅迫下模式作物的改良。該研究于5月20日在線發表于The Plant Journal（DOI: 10.1111/tpj.12879）。王昉和陳昊偉是該篇論文的共同第一作者。相關研究項目受“973”、國家自然基金和轉基因專項等資助。

 圖：WRKY27調控大豆耐鹽抗旱的信號通路。WRKY27基因的表達受干旱和鹽脅迫的誘導。通過結合負調控因子NAC29啟動子區相鄰的核心元件，WRKY27與MYB174相互作用，共同抑制NAC29的基因表達，從而調控SPOD1的表達及活性氧(ROS)的產生。同時，WRKY27可能通過抑制PDH 的表達，從而提高脯氨酸的產量。