盐害是影响作物产量的主要非生物胁迫之一。在耕地资源日益紧张的情况下，培育并推广耐盐小麦新品种，充分利用大面积海边滩涂盐碱地和内陆盐碱地，对保障国家粮食安全具有重大意义。因此，挖掘小麦耐盐基因并阐明其分子和生理调控机制，将为利用分子设计育种或基因编辑技术创制小麦耐盐新种质提供重要基因资源和理论基础。油菜素内酯(Brassinosteroids, BRs)作为一类重要的甾醇类激素，参与调控植物生长发育和对各种环境胁迫的响应。然而到目前为止，BRs调控小麦 (Triticum aestivum L.)非生物胁迫响应的机制仍有待阐明。
2023年9月19日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国农业科学院作物科学研究所孙加强团队题为“TaBZR1 enhances wheat salt tolerance via promoting ABA biosynthesis and ROS scavenging”的研究论文。该研究揭示了油菜素内酯(BRs)通过调控ABA合成和ROS清除来增强小麦耐盐性的分子机制。
该研究发现，小麦BR信号途径核心转录因子TaBZR1的表达受盐胁迫诱导显著上调；过表达Tabzr1-1D (TaBZR1功能获得型突变形式)可以显著增强小麦耐盐性。在盐胁迫下，Tabzr1-1D转基因小麦内源ABA水平升高，ROS清除能力增强。进一步研究发现，TaBZR1可以直接结合ABA合成关键基因TaNCED3启动子的G-box基序，从而激活其表达并促进ABA合成。此外，TaBZR1还能够与ROS清除相关基因TaGPX2和TaGPX3的启动子结合并激活其表达，从而促进盐胁迫下ROS的清除。综上所述，TaBZR1通过激活ABA生物合成和ROS清除相关基因的表达来增强小麦耐盐性，为小麦耐盐遗传改良提供了新策略。
Tabzr1-1D转基因小麦耐盐表型和TaBZR1调控小麦耐盐的工作模型
作者简介
中国农业科学院与西北农林科技大学联合培养博士生杨瑞珍和中国农业科学院作物科学研究所博士生杨子怡为论文共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所孙加强研究员、乔卫华副研究员和西北农林科技大学赵惠贤教授为论文共同通讯作者。浙江师范大学张可伟教授和河南大学周云教授参与了相关研究。相关工作得到作物基因资源与育种全国重点实验室、海南崖洲湾种子实验室项目、河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室开放课题、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。
引用本文
Ruizhen Yang, Ziyi Yang, Meng Xing, Yexing Jing, Yunwei Zhang, Kewei Zhang, Yun Zhou, Huixian Zhao, Weihua Qiao, Jiaqiang Sun. (2023). TaBZR1 enhances wheat salt tolerance via promoting ABA biosynthesis and ROS scavenging. Journal of Genetics and Genomics.
DOI：10.1016/j.jgg.2023.09.006
第一作者面对面
自我介绍
我是杨瑞珍，来自甘肃会宁，目前在中国农业科学院作物科学研究所攻读博士学位，研究方向为油菜素内酯调控小麦产量和耐逆平衡的分子机制。
业余兴趣爱好
我喜欢看纪录片、跑步、打羽毛球和游泳等。
目标或愿景
希望以后能做出更具有理论创新性和应用价值的科研成果。
你心目中最喜欢或敬仰的科学家
我最喜欢的科学家是施一公院士。他不仅在结构生物学领域做出了突出贡献，也为我国教育事业付出了很多努力，更重要的是他自我突围的精神值得我们学习。
如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？
“夜来南风起，小麦覆陇黄”。麦收时节，田野里一阵风吹过，金色的麦浪层层翻滚，传递着丰收的喜悦。作为我国主要的粮食作物，用小麦面粉制作的面条、水饺和蛋糕等面制品早已融入了我们的生活。然而，小麦的生长容易受到诸如干旱、盐碱等非生物胁迫的威胁。挖掘小麦耐逆调控基因、培育小麦耐逆新品种，将会促进小麦高产、稳产以及保障我国口粮安全。我们的研究发现了一个可以增强小麦耐盐性的重要基因，它可以通过促进抗逆激素ABA的积累和活性氧的清除来减轻盐胁迫对小麦造成的伤害。
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？
科学研究是一个探索未知的过程，很少有课题研究完全符合预期。当试验结果和预期不符时，我解决。主要通过查阅文献、和导师讨论、请教同学来解决。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
我很开心，因为我们的研究工作被审稿专家认可，并有机会在这里向大家分享，我喜欢这种分享的感觉。
在你的研究领域中，你认为最挑战的科学问题是什么？
尽管已经鉴定到一些与植物非生物胁迫相关的基因，但将其应用到培育抗逆作物新品种仍具有挑战性。探索作物耐逆的分子机制有助于作物耐逆新品种的培育。
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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