近日，国际权威学术期刊《The EMBO Journal》在线刊发了生命科学学院张群教授团队联合盖钧镒院士团队的研究论文 “A phosphorylation-regulated NPF transporter determines salt tolerance by mediating chloride uptake in soybean plants”，该研究精准鉴定到与大豆耐Cl⁻特性紧密关联的转运蛋白GmNPF7.5，揭示了大豆Cl⁻转运蛋白调控植株耐盐性的全新分子机制。盐碱地作为我国关键的后备耕地资源，其开发利用对保障粮食安全意义非凡。挖掘农作物耐盐碱基因，深入剖析分子机理，运用现代分子育种技术精准、高效改良农作物耐盐特性，是守护国家粮食安全的重要路径。大豆作为我国主要农作物之一，是豆制品加工业不可或缺的原料，在农业产业格局中占据重要地位。氯离子（Cl⁻）作为植物生长发育进程中的重要微量元素，参与维持光合酶活性、稳定细胞质膜离子电位以及保障细胞膨压和pH值稳定等诸多生理过程。大量研究表明，在盐碱土壤环境下，相较于钠离子（Na⁺），Cl⁻对大豆的生长发育及最终产量的负面影响更为突出。当前，植物抗盐领域的科研重心多聚焦于植物Na⁺/K⁺转运体如何左右离子稳态与耐盐性能，然而，人们对盐胁迫下农作物转运Cl⁻的核心基因以及稳态调控机制的认识，仍存在着一定的局限性。目前，植物界中诸如CLC、ALMT、SLAC/SLAH、CCCs、NRT1/NPF和MATE等多个负责吸收与转运Cl⁻的蛋白家族已相继被发现。
利用全基因组关联分析（GWAS）与转录组测序分析（RNA-seq）技术，研究团队成功鉴定到大豆负责Cl⁻转运的关键蛋白GmNPF7.5。研究发现，该蛋白于非洲爪蟾卵母细胞体系中能够介导Cl⁻与NO₃⁻的转运过程，且对Cl⁻表现出较强的亲和力。进一步研究表明，GmNPF7.5表达受Cl⁻特异性诱导激活，促使大豆体内Cl⁻大量积聚，进而对大豆耐盐性能产生负向调控作用，并且该蛋白单核苷酸多态性（SNPs）的变异差异直接决定Cl⁻的积累水平与大豆耐盐能力。研究团队利用酵母双杂交技术筛选到GmNPF7.5的互作蛋白GmPI4Kγ4。大豆GmPI4Kγ4激酶可通过磷酸化修饰GmNPF7.5，特异性抑制其对Cl⁻的转运活性，却并不干扰对NO₃⁻的转运效能，有效削减Cl⁻在植株体内的累积量，大幅提升大豆耐盐水平。基于这一突破性成果，运用基因沉默技术能够显著增强多个大豆栽培品种的耐盐性，具有极高的应用前景。总而言之，此项研究开创性地揭示了大豆在盐胁迫下全新的Cl⁻平衡调控模式，为提升大豆耐盐性开辟了崭新思路，也为我国大豆产业应对盐碱地、培育耐盐大豆新品系提供了新基因与新理论。
南京农业大学为该论文的第一署名单位和通讯单位，生科院博士生邬云珍为文章第一作者，生科院袁静娅副教授为共同第一作者，张群教授、沈立轲副教授和盖钧镒院士为通讯作者。章文华教授和德国明斯特大学的Jörg Kudla教授指导了该项研究。浙江大学的李钦雪博士为该项研究提供了帮助。植物逆境生理与分子遗传改良团队的李卓孟、操宏伟、朱林、刘丹、孙亚鲁、江苏省农业科学院的陈华涛研究员、贾倩茹博士和南京农业大学农学院的王吴彬研究员参与了该项研究。该研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金面上项目和中央基本业务费等项目资助。
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy ；