12月12日,我校農學院大豆生物學教育部重點實驗室趙琳課題組在國際知名期刊《Plant Physiology》(IF=8.005,中科院1區Top期刊)在線發表了—“CONSTANS-LIKE 1a positively regulates salt and drought tolerance in soybean”的研究論文,闡明了大豆GmCOL1a調控大豆耐鹽和抗旱信號傳導分子機制。東北農業大學博士研究生許崇晶為第一作者,該研究得到國家重點研發計劃“揭榜掛帥”項目、國家自然科學基金面上項目和黑龍江省自然科學基金重點項目資助。

大豆(Glycine max[L.])是重要的經濟油料作物。目前,鹽漬土面積超過8億公頃,約占世界土壤總面積的7.6%,鹽和干旱脅迫是抑制大豆生長發育,影響種子萌發、生長和產量的重要限制因素。因此,開展大豆耐鹽、抗旱分子機理研究,挖掘出大豆抗逆基因具有重要理論和生產意義。本研究創制了35S:GmCOL1a過量表達和CRISPR/Cas9co突變體大豆植株,過表達轉基因大豆表現出較強的耐鹽性和抗旱性,葉片相對含水量和脯氨酸含量增加,丙二醛含量降低,活性氧產生減少,Na+/K+比值降低。而GmCOL1a敲除co-9突變體表現出相反的表型。同時利用染色質免疫共沉淀-測序技術(ChIP-Seq)挖掘出GmCOL1a蛋白結合的下游候選靶基因,GmCOL1a分別通過直接結合到GmLEA和GmP5CS啟動子的Myc(bHLH)-binding和Che-binding基序上,從而促進GmLEA和GmP5CS的表達。在WT、co-9和35S:GmCOL1a背景下對轉基因毛狀根GmP5CS:GmP5CS大豆植株的分析進一步表明,GmCOL1a通過促進GmP5CS蛋白的積累來增強抗鹽性和抗旱性。本研究最終闡明GmCOL1a通過促進GmP5CS蛋白的積累、增加脯氨酸含量從而參與逆境調控反應,為大豆抗逆基因的研究及大豆抗逆材料的創制提供了重要的生物遺傳材料和理論依據。

趙琳研究員簡介:博士生導師,獲得黑龍江省高層次D類人才、東農學者計劃高層次人才“學術英才YC1”、黑龍江省高等學校青年創新人才、東北農業大學“學術骨干”等稱號?!锻寥琅c作物》編委、黑龍江省耕作學會理事、Plant Physiology等期刊審稿專家。共主持國家省市級科研課題16項,包括國家自然科學基金4項、轉基因生物新品種培育科技重大專項、國家重點研發計劃子課題等科研項目。本課題組一直致力于大豆生育期性狀、大豆抗逆分子機理解析及優異大豆種質創制研究工作,并取得了一系列進展。在本領域以第一和通訊作者發表33篇期刊論文,其中SCI論文17篇,包括Plant Physiology、The Plant Journal、Journal of Experimental Botany等,其中TOP期刊8篇,累計影響因子101,出版專著2部,獨著,專利授權9項,其中第一發明人3項,獲得科技獎勵3項。
論文網址:https://doi.org/10.1093/plphys/kiac573
(供稿/農學院)