近日，Scientia Horticulturae在线发表了西北农林科技大学秦涛课题组题为 LpY3IP1 Enhances the drought and salt tolerance of perennial ryegrass by protecting the photosynthetic apparatus 的研究论文。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113645
研究背景
研究结果
1. LpY3IP1可改善多年生黑麦草的抗旱性和耐盐性
当干旱处理延长到30天时，所有野生型叶片都枯萎了。然而，过表达(OE)品系的叶子枯萎程度较小。复水7天后，大多数野生型分蘖死亡，而OE系中更大比例的叶片恢复了绿色和膨胀性。两个OE系的存活率分别比WT高2.7倍和3.0倍。相反，RNAi系在长期干旱胁迫下的存活率明显低于野生型（图1A和B）。与干旱胁迫类似，经过45天的盐处理，超过一半的野生型叶片完全枯萎干燥。与此同时，OE品系中有更大比例的叶子保持绿色和膨胀。与OE系相比，RNAi系对盐胁迫表现出更高的敏感性（图1C和D）。
图1 LpY3IP1增强多年生黑麦草的抗旱性和耐盐性
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. LpY3IP1减缓胁迫下多年生黑麦草失衡并保护叶绿体完整性在干旱条件下，叶绿体的形状变小，长度变短，宽度变宽。这种情况的严重性在RNAi株系的叶绿体中更为明显，表现出不规则或球形。相比之下，OE株系中的叶绿体与WT相比几乎没有明显的收缩（图2A和2B）。此外，在干旱条件下，叶绿体中低染色囊泡的数量显著增加。然而，OE株系叶绿体中的囊泡数量明显低于WT和RNAi株系（图2A）。有趣的是，在RNAi系的叶绿体中观察到了一种与叶绿体降解密切相关的独特结构，即叶绿体突起（图2A）。WT和OE品系中的类囊体排列与正常条件下相似。然而，与正常条件下相比，RNAi系中的类囊体看起来更褶皱，堆叠更少，区分颗粒类囊体和基质类囊体具有挑战性（图2A和2C）。当暴露在盐胁迫下时，叶绿体形状的收缩与干旱条件下观察到的相似（图2A和2B）。所有基因型的类囊体都显得更松散、更肿胀。然而，与野生型相比，OE品系类囊体的变化不太明显，而RNAi品系中类囊体堆叠的肿胀更大（图2A和2C）。此外，我们观察到RNAi系叶绿体膜附近某些区域的类囊体似乎会分解（图2A）。这些发现表明LpY3IP1在干旱或盐胁迫条件下在维持叶绿体结构完整性方面起着保护作用。
图2 LpY3IP1保护胁迫下多年生黑麦草叶绿体完整性
3. 结论
pY3IP1通过影响PSI组装和促进CEF增强多年生黑麦草的抗旱性和耐盐性。这种调整有助于缓解能量失衡，减少叶绿体中ROS的产生，从而减少光氧化损伤并保持叶绿体的完整性，增强幼苗对干旱和盐胁迫的耐受能力。
西北农林科技大学草业与草原学院秦涛教授为该论文的通讯作者，博士研究生谢文飞为该论文第一作者，青年教师强治全也参与了该项工作。该项目得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。
