Nature Communications丨蒋才富课题组揭示重要抗盐碱机制
(转自中国农业大学生物学院)
原文链接：http://cbs.cau.edu.cn/art/2020/1/14/art_35535_660870.html
耕地盐碱化是导致农作物减产的主要非生物逆境，它是由于耕地中含盐量高，且碱性盐（主要是Na2CO3和NaHCO3）比重大所致。盐碱胁迫相较盐胁迫对作物的负面影响更严重，其主要原因之一是盐碱胁迫下H+跨膜梯度依赖的Na+转运体（如SOS1）功能受到抑制，Na+毒害加剧。到目前为止，玉米等作物抗盐碱的分子机制还很不清楚，已成为作物抗盐碱育种的理论瓶颈。
1月10日，中国农业大学蒋才富团队在Nature Communications在线发表了题为Natural variation of an EF-hand Ca2+-binding-protein coding gene confers saline-alkaline tolerance in maize的研究论文，报道了一个玉米抗盐碱QTL基因ZmNSA1 (Na+ Content under Saline-Alkaline condition)，揭示了EF-hand蛋白调控盐碱胁迫下Na+稳态的新机制。
该研究通过GWAS克隆一个调控盐碱胁迫下玉米地上部Na+稳态的基因, 它编码一个含有EF-hand结构域的Ca2+结合蛋白，它负调控PM-H+-ATPases（MHAs）的表达和抗盐碱应答。在盐碱胁迫下，胞内Ca2+浓度升高, Ca2+结合ZmNSA1并促使其被26S蛋白酶体途径降解，上调MHA2和MHA4表达，促进根部H+外排, 从而增强质膜Na+/H+反向转运体SOS1的活性，促进Na+稳态，增强玉米对盐碱胁迫的耐受性。该研究揭示了一种新的EF-hand蛋白解码Ca2+信号的机制，解析了它在玉米抗盐碱应答中的作用机制，是作物抗盐碱基础研究领域的重要成果。
该研究由中国农业大学蒋才富和杨小红教授课题组合作完成，博士生曹一博为论文第一作者，蒋才富教授为论文通讯作者。相关工作得到了国家科技部、农业部和国家自然科学基金委及北京市相关项目的资助。