贵州大学方中明课题组揭示水稻生长和耐盐平衡的新机制

学术 2024-10-31 08:52 北京

对于水稻，全球约20%的农田受到盐胁迫的影响，每年造成超过270亿美元的农业损失。培育耐盐作物是实现粮食生产持续增长的重要手段。氨基酸转运基因在植物生长和胁迫耐受中起重要作用，然而，盐胁迫是否及如何通过氨基酸转运基因调控水稻的耐盐机制尚不清楚。

近日，贵州大学农学院/水稻产业技术研究院、贵州省粮油作物分子育种重点实验室、山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室方中明教授课题组在Plant Physiology发表了题为“Transcription factor OsMYB2 triggers amino acid transporter OsANT1 expression to regulate rice growth and salt tolerance”的研究论文，揭示了盐胁迫下脱落酸下游转录因子OsMYB2介导了氨基酸转运基因ANT1的表达，进一步增强氨基酸（Pro、Leu、Phe、Tyr）运输并调节水稻生长和耐盐的机制。

研究发现，在正常生长条件下，水稻氨基酸转运基因OsANT1在根部的表达量很低，主要集中在地上部分分蘖芽伸长的基部、叶片和穗中表达，OsANT1提高表达增加了氨基酸脯氨酸（Pro）、酪氨酸（Tyr）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）的运输及积累，促进水稻分蘖和产量的提升，而敲除OsANT1会抑制这些氨基酸的积累，并对水稻分蘖和产量产生负向调控作用。当水稻根部遭受外界盐胁迫时，导致水稻脱落酸（ABA）大量积累，激活下游转录因子OsMYB2并促进OsANT1的表达，然后通过氨基酸Pro和Tyr等积累和ROS减少来促进水稻生长和提高耐盐性。而敲除OsANT1导致不能积累氨基酸Pro和Tyr等，水稻的生长减缓、耐盐性降低（图1）。综上所述，该研究工作阐明了水稻氨基酸转运基因OsANT1调节水稻生长和耐盐平衡的机制，为植物氨基酸转运基因的功能提供了新的见解。

图1 水稻氨基酸转运基因OsANT1调节生长和耐盐平衡的机制

贵州大学农学院硕士生聂圣松、黄玮婷副教授、硕士生何冲冲为共同第一作者，贵州大学农学院方中明教授为通讯作者，贵州大学段洪浪教授、阮景军教授、赵全志教授参与指导了本项研究。该研究得到了国家自然科学基金、贵州省优秀青年科技人才项目、贵州省科技计划项目、贵州省粮油作物分子育种重点实验室项目等的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae559

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3ODY3MDM0NA==&mid=2247540698&idx=4&sn=1eb4c0fd963a619fd79d1a75f3a7cce6

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