河南农大郑旭组发现光信号调控植物盐胁迫反应新机制

土壤盐渍化是影响全世界多地区农业生产的主要非生物胁迫之一，严重影响作物生长，限制作物生产力，对国家粮食安全造成巨大的威胁。在自然界中，光对于植物而言是最重要的环境因子之一，它不仅为植物提供生命所必需的能量来源，而且还作为关键的环境信号来调控植物的生长发育及胁迫反应。而光信号和多种非生物胁迫反应的整合将有助于植物在不断变化的环境条件下生存。近年来，光信号调控植物生长发育及胁迫反应的报道层出不穷，但是光信号如何调控植物盐胁迫反应的分子机制仍有待探索。

JIPB近日在线发表了河南农业大学郑旭教授课题组题为“HY5-HDA9 Orchestrates the Transcription of HsfA2 to Modulate Salt Stress Response in Arabidopsis”的研究论文（https://d‍oi.org/‍10.1111/jip‍b.13372）。该研究发现，模式植物拟南芥的耐盐性与光照强度呈正相关，进一步研究发现光信号关键调控因子HY5（ELONGATED HYPOCOTYL5）能够与组蛋白去乙酰化酶家族成员HDA9（HISTONE DEACETYLASE 9）互作并招募其共同抑制热激转录因子HsfA2的表达，从而提高植物对盐胁迫反应的耐受性。

HY5-HDA9调控植物盐胁迫反应的分子机制示意图

该研究通过表型实验发现植物耐盐性与光照强度正相关，且HY5是光正向调控植物耐盐性的关键因子。在正常温度下，光信号可促进HY5蛋白积累，而盐胁迫则会诱导HDA9蛋白积累并显著增强HY5和HDA9的互作强度，HY5通过与HDA9互作并招募其结合至HsfA2基因启动子区域并抑制其表达，从而提高植物耐盐性。遗传证据表明在盐胁迫通路中HY5相对于HsfA2及HDA9具有遗传上位性。此外，作者发现当环境温度升高后，植物耐盐性显著降低。进一步研究发现，高温会诱导HY5及HDA9蛋白降解，从而导致HY5-HDA9从HsfA2启动子区域解离，解除对其表达的抑制，导致植物对盐胁迫的耐受性降低，但HsfA2转录水平的提高可显著增强植物对高温的耐受能力，确保植物在极端温度下的存活。作者认为HY5-HDA9可通过响应外界环境信号的变化来动态调控HsfA2的转录水平，从而帮助植物应对盐胁迫和高温胁迫。该研究解释了植物如何在自然界波动的光温环境中，动态调控盐胁迫与热激反应的平衡。

河南农业大学博士生杨家蘅、硕士生曲晓和生命科学院教师李涛为该论文第一作者，郑旭教授，矫永庆教授和杨建平教授为论文共同通讯作者。河南农业大学张会勇教授，首都师范大学刘良玉教授和中国农科院作科所路则府研究员也参与了该研究工作。该研究得到河南省留学回国人员择优资助项目和河南农业大学高层次人才基金的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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