西北农林科大揭示小麦抗旱正调控新因子及其分子作用机制

近日，Journal of Experimental Botany在线发表了西北农林科技大学农学院闵东红/张小红团队的题为“The wheat VQ motif-containing protein TaVQ4-D positively regulates drought tolerance in transgenic plants”的研究论文。该研究揭示了TaVQ4-D是小麦抗旱性的正调控因子，通过与TaMPK3和TaMPK6相互作用并作为TaMPK3和TaMPK6的磷酸化底物，参与植物对干旱胁迫的响应。

小麦是全球重要的粮食作物之一，占世界作物种植面积的1/5，世界上有超过40%的人口以小麦为主食。然而，随着全球气候条件的持续恶化，非生物胁迫严重影响了小麦的产量和质量。此外，随着全球人口数量的快速增长，耕地面积不断减少，粮食的产量已经逐渐不能满足人类日益增长的需求。因此，培育抗逆稳产小麦是当前小麦育种计划的一个重要目标。挖掘参与非生物胁迫响应的关键基因，并解析其分子机制，对于保障全球粮食安全至关重要。许多研究表明，VQ（Valine-glutamine）蛋白在调控植物对多种非生物胁迫响应中发挥重要作用，然而其在小麦中的研究鲜有报道。

课题组在研究中鉴定了一个在干旱胁迫下显著上调的VQ基因TaVQ4-D，过表达TaVQ4-D的拟南芥和小麦对干旱胁迫的耐受性增强。在干旱胁迫下，与WT相比，过表达TaVQ4-D的小麦中超氧化物歧化酶和脯氨酸含量增加，丙二醛含量降低。同时，ROS清除相关基因和胁迫相关基因的表达上调。相反，BSMV介导的TaVQ4-D沉默的小麦植株抗旱性降低，沉默小麦植株叶片中脯氨酸含量和SOD活性显著低于对照，且O2-和MDA积累量更多。同时，胁迫相关基因的表达也下调。此外，TaVQ4-D可通过与TaMPK3和TaMPK6相互作用并作为TaMPK3和TaMPK6的磷酸化底物，参与植物对干旱胁迫的响应。这些结果表明，TaVQ4-D通过渗透调节和ROS稳态增强了小麦的抗旱能力。

闵东红教授和张小红副教授为本文通讯作者，张丽丽博士为第一作者。本研究得到国家重点研发计划的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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