近日，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作團隊易可可研究員課題組揭示了水楊酸合成調(diào)節(jié)水稻耐鹽抗旱機制，為進一步研究水楊酸在作物適應土壤逆境脅迫中的作用奠定了基礎(chǔ)。以“AIM1-dependent high basal salicylic acid accumulation modulates stomatal aperture in rice”為題發(fā)表在《新植物學家（New Phytologist）》上。
水楊酸是一種重要的植物激素，可調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育并廣泛參與各種脅迫響應。植物中水楊酸主要通過異分支酸合成酶（ICS）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）兩條途徑合成。模式植物擬南芥含有較低本底水平的水楊酸，且脅迫誘導的水楊酸是通過ICS途徑合成的。水稻含有較高本底水平的水楊酸，其地上部水楊酸的含量幾乎是擬南芥的100倍。然而，水稻高本底水楊酸的合成機制尚不清楚。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)， OsAIM1 依賴的PAL途徑參與水稻根中水楊酸的合成。水稻地上部水楊酸的含量遠高于根部，但地上部如何產(chǎn)生高本底水平的水楊酸及其生物學功能還知之甚少。
本研究結(jié)合代謝物分析、生理學和遺傳學方法，發(fā)現(xiàn)水稻 OsAIM1 基因的功能缺失突變體地上部中水楊酸含量遠低于野生型，導致水稻地上部溫度顯著低于野生型。該突變體地上部溫度降低的表型是由于其氣孔開度增大、蒸騰作用增強造成的。進一步研究發(fā)現(xiàn)， OsAIM1 和 OsWRKY45 基因功能缺失突變體中氣孔開度增大、氣孔保衛(wèi)細胞中活性氧水平降低，外源添加H2O2能回復突變體的缺陷。而外源水楊酸處理能回復 OsAIM1 功能缺失突變體中氣孔開度和活性氧積累的缺陷，而不能回復 OsWRKY45 功能缺失突變體的缺陷。表明水楊酸通過 OsWRKY45 -活性氧路徑來調(diào)控氣孔的開度。此外，這一調(diào)控路徑對水稻適應土壤鹽和干旱脅迫起重要的作用。
中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所徐磊副研究員、趙紅玉博士后和天津農(nóng)學院王俊斌副教授為論文共同第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所易可可研究員、天津農(nóng)學院謝曉東教授和海南大學三亞南繁研究院、海南省崖州灣種子實驗室羅杰教授為共同通訊作者。該研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學院青年創(chuàng)新專項、國家自然科學基金、天津市自然科學基金和中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程項目的資助。
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18842
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