農(nóng)學院張國平教授團隊在大麥耐鹽機理和水稻耐鹽種質(zhì)創(chuàng)制上取得新成果
2021年11月17日，浙江大學作物科學研究所張國平教授團隊在國際知名期刊Plant Physiology發(fā)表了題為“Vacuolar H+-pyrophosphatase HVP10 enhances salt tolerance via promoting Na+?translocation into root vacuole”的研究論文，揭示了大麥液泡膜質(zhì)子泵正向調(diào)控耐鹽的機理，并利用該耐鹽基因創(chuàng)制耐鹽水稻種質(zhì)，為作物耐鹽遺傳改良提供了理論與技術(shù)支撐。
液泡膜上的質(zhì)子泵參與Na+的區(qū)隔化，這是許多耐鹽植物普遍采取的重要策略，也是當前植物科學耐鹽機理研究的一個熱點問題。在禾谷類作物中，大麥的耐鹽性顯著強于水稻和小麥等其它作物，張國平教授團隊前期從大麥根中克隆到一個編碼液泡H+-焦磷酸酶的基因（HVP10），系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明其編碼的VP10是綠色植物中的一種保守蛋白。HVP10受鹽脅迫誘導上調(diào)表達，大麥根部表達量顯著高于地上部，且根的中柱韌皮部和木質(zhì)部薄壁細胞表達較高。利用基因敲除（CRISPR/Cas9）和干涉（RNAi沉默）技術(shù)獲得的該基因缺失突變體，根部質(zhì)子（H+）外流和K+保留能力顯著降低，向地上部轉(zhuǎn)運的Na+顯著增加，最終導致耐鹽性減弱。此外，HVP10可與HvNHXs協(xié)同作用調(diào)節(jié)根系Na+的區(qū)隔化，即操縱離子平衡正向調(diào)控耐鹽性。
（RNAi干涉和基因敲除HVP10基因降低了大麥耐鹽性）
進一步研究發(fā)現(xiàn)，HVP10在水稻中異源表達提高幼苗和成株水稻的耐鹽性，在鹽脅迫條件下可增加單株穗數(shù)和結(jié)實率，從而減少產(chǎn)量損失，啟示了這一基因在改良水稻耐鹽上有重要的應用價值。
（異源表達HVP10基因提高水稻的耐鹽性）
作物所傅良波博士后為論文第一作者，沈秋芳副研究員為通訊作者。該研究受國家自然科學基金、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基金等項目資助。
論文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiab538/6430121
（浙江大學作物科學研究所）
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