李家洋团队解析水稻盐胁迫响应调控新机制

盐胁迫是限制植物生长和作物产量的主要非生物胁迫之一。全球盐渍土总面积高达8亿公顷，严重危害粮食安全。水稻是我国最重要的粮食作物，对盐胁迫非常敏感，因此解析水稻盐胁迫响应的分子机制，对提高水稻耐盐性具有重要科学意义。

2022年7月5日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队题为“OsMPK4 promotes phosphorylation and degradation of IPA1 in response tosalt stress to confer salt tolerance in rice”的研究论文，该研究揭示了参与水稻盐胁迫响应的OsMPK4-IPA1信号途径，为阐明水稻盐胁迫响应提供新思路。

水稻理想株型基因IPA1在调控水稻分蘖和籽粒大小方面具有重要作用，因而被广泛用于高产水稻育种，但其参与水稻盐胁迫响应的机制尚不清楚。该研究通过对IPA1功能缺失突变体ipa1-10和功能获得型ipa1-3D的小苗进行盐处理，发现IPA1可负调控水稻耐盐性，且盐胁迫处理30分钟后IPA1磷酸化水平升高、蛋白水平降低。为深入探究IPA1的上游调控因子，该研究通过质谱技术鉴定了盐胁迫条件下IPA1的互作蛋白，筛选到丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs/MPKs)家族成员OsMPK4。进一步实验证明，OsMPK4能够与IPA1发生蛋白相互作用，且在盐胁迫条件下，OsMPK4被激活并使IPA1的Thr180位点磷酸化，从而促进IPA1的泛素化降解，降低IPA1蛋白水平并最终提高水稻耐盐性。此外，遗传学结果也表明，OsMPK4正调控水稻耐盐性并与IPA1在耐盐性调控中位于同一通路。综上，该研究阐明了OsMPK4-IPA1模块调控水稻盐胁迫响应的分子机制, 揭示了植物生长和胁迫之间的信号交互，为培育高产耐盐水稻品种提供了遗传资源和新思路。

中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋课题组博士后贾美茹博士和博士研究生罗楠为该论文的共同第一作者，余泓研究员和王冰研究员为该论文共同通讯作者，汪迎春研究员和黄夏禾工程师也参与了本项目的研究。相关工作得到国家自然科学基金、中国科学院、水稻产业体系及中国博士后科学基金等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.06.009

来源：JGG遗传学报

转自：植物科学最前沿

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