研究發(fā)現(xiàn)大豆耐鹽新機(jī)制

　　鹽堿、干旱等非生物脅迫不利于作物生長(zhǎng)，造成減產(chǎn)甚至導(dǎo)致植物死亡，是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境因素。大豆是重要農(nóng)作物，提高大豆耐鹽能力有助于增強(qiáng)大豆對(duì)災(zāi)害的抵抗能力，并能利用低鹽堿化土地增加種植面積，提高產(chǎn)量。最近，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員張勁松研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)核因子Y（Nuclear factor Y）復(fù)合體的成員GmNFYA，該蛋白參與組蛋白乙?；揎椀恼{(diào)控，促進(jìn)下游耐鹽基因表達(dá)，從而提高大豆的耐鹽能力。

 

　　在各大豆品種之間，GmNFYA基因的編碼區(qū)并無(wú)差異。栽培大豆或野生大豆受到鹽脅迫時(shí)，GmNFYA基因的表達(dá)量均顯著提高，暗示大豆的鹽脅迫應(yīng)答與該基因表達(dá)量密切相關(guān)。在栽培大豆品種JACK中過(guò)量表達(dá)GmNFYA基因，可顯著提高轉(zhuǎn)基因大豆抗鹽能力（如圖）。深入研究發(fā)現(xiàn)，GmNFYA蛋白能與組蛋白去乙?；笍?fù)合體的組分FVE相互作用，而FVE可與HDA13（histone deacetylases）互作。GmNFYA可與HDA13競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合FVE蛋白。降低FVE和HDA13基因表達(dá)量能提高大豆植株的耐鹽能力。推測(cè)通常條件下，F(xiàn)VE/HDA13復(fù)合體對(duì)組蛋白H3K9進(jìn)行去乙?；揎?，使得附近耐鹽基因被“關(guān)閉”。鹽脅迫后，GmNFYA積累并與HDA13競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合FVE，釋放HDA13，有利于保持附近組蛋白H3K9的乙?；癄顟B(tài)，激活下游耐鹽基因表達(dá)，提高大豆耐鹽性（如圖）。研究進(jìn)一步分析鑒定了GmNFYA啟動(dòng)子優(yōu)異單倍型I，鹽脅迫下該單倍型基因受到GmNFYA蛋白的顯著激活，可在將來(lái)育種實(shí)踐中對(duì)該單倍型進(jìn)行選擇。該研究揭示出大豆GmNFYA通過(guò)調(diào)控組蛋白乙酰化提高耐鹽性機(jī)制，對(duì)大豆耐逆育種具有借鑒和潛在應(yīng)用價(jià)值。

 

　　相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Plant Biotechnology Journal上。研究工作得到中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。

　　GmNFYA提高轉(zhuǎn)基因大豆耐鹽性及作用機(jī)制。上圖：JACK為對(duì)照品種，Null為轉(zhuǎn)基因大豆后代分離出的陰性植株。OE-3、OE-6、OE-8和OE-36為穩(wěn)定的GmNFYA過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆純合株系。下圖：GmNFYA提高大豆耐鹽性工作模型。通常情況下，GmHDA13與GmFVE互作使組蛋白去乙酰化，抑制耐鹽基因表達(dá)。鹽脅迫下，GmNFYA積累并與GmHDA13競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合GmFVE，解除GmHDA13的去乙?；饔茫瑥亩S持組蛋白乙?；せ钅望}基因表達(dá)，提高大豆耐鹽性。