盐胁迫对植物生长造成不利影响，严重制约着农业生产。钙信号依赖的SOS (Salt overly sensitive)途径是植物中经典的抗盐途径，可以被盐胁迫特异激活。当植物感受到外界盐胁迫时，细胞内Ca2+浓度迅速升高，钙结合蛋白SOS3和SCaBP8与Ca2+结合，进而与蛋白激酶SOS2相互作用，激活SOS2活性并招募其至细胞质膜；被盐胁迫特异激活的SOS2进一步激活SOS1的Na+/H+反向转运活性；SOS1通过向细胞外转运Na+，降低细胞内Na+毒害，帮助植物抵抗盐胁迫。这一SOS途径在植物中高度保守，但其调控机制在作物中尚不清楚。
2023年4月29日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国农业大学郭岩教授团队题为“Inhibition of the maize salt overly sensitive pathway by ZmSK3 and ZmSK4”的研究论文。该研究发现玉米糖原合成酶激酶3 (glycogen synthase kinase 3, GSK3)类蛋白激酶家族成员ZmSK3和ZmSK4通过磷酸化ZmSOS2抑制其活性，进而调控玉米抗盐性。
拟南芥中GSK3类蛋白激酶AtBIN2是生长发育和胁迫响应的重要调控因子。该研究首先分析了AtBIN2在玉米中的同源蛋白并进行与ZmSOS2的互作分析，发现ZmSK3和ZmSK4与ZmSOS2互作且能够磷酸化ZmSOS2。盐胁迫敏感性分析发现ZmSK3和ZmSK4的功能缺失突变体表现出较野生型对盐胁迫更不敏感，ZmSK3主要磷酸化ZmSOS2的第175位苏氨酸，并在盐胁迫下抑制ZmSOS2活性。此外，盐胁迫下钙结合蛋白ZmSOS3和ZmSCaBP8激活ZmSOS2，并促进ZmSOS2与ZmSK3互作。盐胁迫下ZmSOS2活性的精细调控对于Na+/K+平衡的维持及玉米抗盐性至关重要。
玉米GSK3类蛋白激酶ZmSK3和ZmSK4通过ZmSOS2调控抗盐性的分子机制模式图
综上所述，该研究解析了玉米SOS途径的保守抗盐功能及其调控机制，揭示了ZmSK3、ZmSK4和ZmSCaBP8在玉米盐胁迫响应过程中的生物学特性和功能，为改良农作物抗盐性提供了理论依据。
作者简介
中国农业大学生物学院李建芳博士和周雪雁博士为该论文共同第一作者，中国农业大学郭岩教授为通讯作者。中国农业大学蒋才富教授、金危危教授、杨永青教授、赵倩教授等参与了该研究工作。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。
引用本文
Jianfang Li, Xueyan Zhou, Yan Wang, Shu Song, Liang Ma, Qian He, Minhui Lu, Kaina Zhang, Yongqing Yang, Qian Zhao, Weiwei Jin, Caifu Jiang, Yan Guo. (2023). Inhibition of the maize salt overly sensitive pathway by ZmSK3 and ZmSK4. Journal of Genetics and Genomics.
DOI：10.1016/j.jgg.2023.04.010
第一作者面对面
自我介绍
李建芳：我出生于山西省晋城市高平市。目前在中国农业大学作物学流动站从事博士后研究工作，我的研究方向是植物生长发育与抗逆机理，合作导师是中国农业大学郭岩教授、金危危教授（现就职于天津农学院）。
周雪雁：我来自河南省新乡市，目前在中国农业大学作物学博士后流动站从事博士后研究工作。我的研究方向是玉米耐盐基因的挖掘与机制研究，合作导师是中国农业大学蒋才富教授。
业余兴趣爱好
李建芳：我喜欢爬山、烹饪等。
周雪雁：我喜欢旅行、电影、音乐、运动等。
目标或愿景
李建芳：希望我们的研究成果能够为提高作物抗逆性和产量带来实质性贡献，将中国人的饭碗牢牢端在自己手中。
周雪雁：希望能够在玉米耐盐机制研究和培育耐盐玉米品种的伟大事业中贡献自己的一份力量。
你心目中最喜欢或敬仰的科学家
李建芳：我最喜欢的科学家是郭岩教授，我的研究生导师和博士后合作导师。郭老师是真正的“四有”好老师，他的严谨求真、友善亲和、质朴清风，让我无数次庆幸是他的学生。郭老师是我科研路上的领路人，对我意义非凡。
周雪雁：我最喜欢和敬仰的科学家是我的导师蒋才富教授。蒋老师带领我进入玉米耐盐机制的研究领域，他认真负责、不断探索的精神令我敬佩。
如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？
李建芳：植物在整个生命周期中会面临如病虫害、干旱、高温、寒冷、土壤盐碱化等逆境，但植物是固着生长的，面临逆境时没有办法逃避，那么植物往往就会牺牲或减缓自己的生长去应对逆境，我们把这个过程称为“抗逆”。干旱、盐碱等逆境导致玉米、大豆、小麦、水稻等农作物产量严重受损。我们研究的问题是如何提高农作物抗逆性，创制在逆境下稳产或高产的作物品种，这关系到全国乃至全世界人民的粮食安全，具有重要意义。我们这篇论文解析了玉米SOS途径抵抗盐胁迫的调控机理，研究成果可以为改良作物抗盐性提供重要的基因资源。
周雪雁：玉米是我国年产量最高的作物，我国玉米主产区的土壤盐渍化问题日益加剧，成为导致我国玉米产量和品质下降的主要非生物胁迫之一。因此，挖掘玉米耐盐基因、研究玉米耐盐机制以及培育耐盐玉米品种具有重要的意义。我们这篇论文解析了玉米面临盐胁迫时如何通过SOS途径实现“抗逆”。
在课题研究过程中，你遇到过什么特别的困难，是如何克服的？
李建芳：课题研究中遇到难题，我通常会通过查阅文献、与导师探讨、向领域专家求教等方式解决。如果遇到科研资源短缺或者技术手段不擅长等问题，在时间允许的情况下，我会自己解决，但在时间较为紧张的情况下，与专家合作是最快最有效的途径。
周雪雁：课题研究过程遇到困难是正常的，首先需要不断学习并修正自己的心态，耐心并积极寻求解决方法。向老师以及师姐师兄寻求帮助，不排斥交流是非常重要的。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
李建芳：我会为论文的接收而喜悦，希望自己的研究成果可以推动领域的发展，但论文接收不是课题研究的终点，我希望找到更好的方法去进一步解决论文中的不足，以及找到实现从理论到应用的有效途径。
周雪雁：论文被接收是对我工作的一种肯定，这会更加激发我对自己研究领域中还未解决问题的探索欲。我会继续努力，去解决农业中的难题。
在你的研究领域中，你认为最具挑战性的科学问题是什么？
李建芳：如何加强农作物对气候变化的适应能力？如何在维持产量和质量的同时提高作物的抗逆性？如何高效收集、保护和利用种质资源？我们需要不断探索作物育种的资源和技术。
周雪雁：最有挑战的科学问题是耐盐玉米品种的培育。玉米耐盐应答是一个复杂的生理过程，参与调控的基因非常多，单一基因较难拥有改良玉米耐盐性的潜力，因此需要多基因聚合从而改良玉米耐盐性，这成为培育耐盐玉米品种的难点。
图文来源：JGG 遗传学报公众号
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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