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向鳳寧教授團隊研究成果在植物學頂級期刊The Plant Cell上發表
作者:李朔   時間:2019-06-26   點擊數:

近日,山東大學生命科學學院、植物發育與環境適應生物學教育部重點實驗室向鳳寧教授團隊在大豆耐鹽性改良及耐鹽機制上取得重要進展。相關研究結果“A GmSIN1/GmNCED3s/GmRbohBs Feed-forward Loop Acts as a Signal Amplifier that Regulates Root Growth in Soybean Exposed to Salt Stress”發表于植物學領域頂級期刊The Plant Cell上。該文章以山東大學為第一作者和唯一通訊作者單位,向鳳寧課題組成員李朔講師為論文的第一作者,已畢業博士王楠、姬丹丹、在讀博士生張文曉為共同第一作者,向鳳寧教授為通訊作者。

大豆是我國戰略性經濟作物,其進口依存度高達85%以上,當前的中美貿易戰加劇了大豆的供需矛盾,危及到國家糧食及食品安全。我國大豆產量及種植面積受到土壤鹽漬化限制,發掘大豆耐鹽性改良的有效靶點基因是解決該問題的關鍵。

已知植物激素脫落酸(ABA)和小分子活性氧(ROS)是植物鹽脅迫響應的關鍵信號分子,它們如何傳導和放大鹽脅迫信號來調控植物耐鹽性尚不清楚。該研究利用穩定遺傳的過表達和RNAi大豆轉基因株系,發現GmSIN1既促進根生長又提高植株鹽脅迫耐受性。多年的田間實驗結果證明,過表達GmSIN1轉基因大豆在非鹽、低鹽及中鹽田地中的產量均優于對照。

GmSIN1促進大豆耐鹽性

進一步地作用機制研究表明,GmSIN1,GmNCED3s(ABA合成關鍵基因)及GmRbohBs(ROS合成關鍵酶基因)通過組成正反饋環來實現鹽脅迫初期信號到ABA和ROS信號的快速轉化和放大,使其在合適的濃度范圍中通過協同作用來促進大豆根伸長及鹽脅迫耐受性。該研究提供了同時提高大豆生長及耐鹽性的新思路,且GmSIN1可能是通過遺傳改造獲得在鹽地和非鹽地均增產的大豆新品種的有效靶點。

GmSIN1的工作模型

該研究得到了國家重點研發計劃、國家轉基因專項、國家自然科學基金等項目資助。向鳳寧課題組多年從事大豆抗旱/耐鹽關鍵基因發掘及其基因工程育種研究,發現了多個可用于我國大豆抗旱/耐鹽性改良的靶點基因(Plant Physiology,2016;Plant Cell and Physiology,2017),為大豆耐逆分子育種提供了潛在的新基因源。

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