2020年6月18日，Plant Physiology在線發(fā)表了浙江大學(xué)作物科學(xué)研究所張國平教授團(tuán)隊題為“Calmodulin HvCaM1 negatively regulates salt tolerance via modulation of HvHKT1s and HvCAMTA4”的研究論文，揭示了大麥鈣調(diào)蛋白HvCaM1負(fù)向調(diào)控耐鹽性的新機(jī)制，對作物耐鹽遺傳改良具有重要意義。
土壤鹽害是全球作物生產(chǎn)面臨的主要非生物脅迫，而Ca2+信號及其結(jié)合蛋白介導(dǎo)的鹽響應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑一直是植物耐鹽分子調(diào)控機(jī)理研究的熱點(diǎn)。在禾谷類作物中，大麥（Hordeum vulgare L.）的耐鹽性顯著強(qiáng)于水稻和小麥等其它作物，但其耐鹽分子機(jī)制尚未闡明。張國平教授團(tuán)隊前期從西藏野生大麥（XZ16和XZ26等）根蛋白組中鑒定到一個響應(yīng)鹽脅迫的新型鈣調(diào)蛋白HvCaM1（Wu和Shen等，Proteomics，2014；Shen等，Plant Physiol Biochem, 2018）。
系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明CaM1起源于綠藻，是植物中序列高度保守的Ca2+結(jié)合蛋白。作為典型的Ca2+結(jié)合蛋白，HvCaM1在大麥根的表達(dá)量高于地上部，且在根中柱和維管束組織中表達(dá)豐度較高。RNAi沉默HvCaM1基因顯著增強(qiáng)大麥的耐鹽性，同時降低Na+從根部往地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。HvCaM1與一個轉(zhuǎn)錄激活因子HvCAMTA4互作，通過下調(diào)HvHKT1;5的表達(dá)減少木質(zhì)部Na+向上運(yùn)輸，并通過上調(diào)HvHKT1;1的表達(dá)增加Na+向根部回流，從而降低地上部Na+積累，增強(qiáng)大麥耐鹽性。此前，該課題組報道了HvHKT1;5負(fù)向調(diào)控大麥耐鹽的分子機(jī)制（Huang和Kuang等， Plant Physiol, 2020）。目前，HvCaM1和HvHKT1;5研究的相關(guān)發(fā)明專利均已獲得授權(quán)（ZL201710923685.0和ZL201710958435.0）。HvCaM1和HvHKT1;5協(xié)同調(diào)控大麥耐鹽性的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了作物耐鹽理論，對大麥以及其它禾谷類作物的耐鹽遺傳改良具有重要指導(dǎo)價值。
浙江大學(xué)作物所沈秋芳博士后為該論文第一作者，張國平教授為通訊作者，吳德志副教授和西悉尼大學(xué)陳仲華教授等參與了該研究的部分工作。該研究受國家自然科學(xué)基金、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以及中國博士后科學(xué)基金等項目的資助。
論文鏈接：http://www.plantphysiol.org/content/early/2020/06/18/pp.20.00196
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