近日， Journal of Experimental Botany 雜志在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室別之龍教授團(tuán)隊(duì)和澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)Sergey Shabala教授團(tuán)隊(duì)合作的研究成果論文，題為 Tissue-specific respiratory burst oxidase homologue -dependentH₂O₂ signaling to the plasma membrane H⁺-ATPase confers potassium uptake and salinity tolerance in Cucurbitaceae 。該文解析了南瓜耐鹽性強(qiáng)于黃瓜的重要分子生理機(jī)制，主要原因在于南瓜根尖RBOHD在鹽脅迫下產(chǎn)生H₂O₂信號(hào)，通過(guò)質(zhì)膜H⁺-ATPase調(diào)控鉀吸收，進(jìn)而影響南瓜根尖細(xì)胞活力和耐鹽性，而黃瓜鉀吸收受到的調(diào)控則不明顯。

南瓜的耐鹽性強(qiáng)于黃瓜，是黃瓜的重要砧木，將黃瓜嫁接到南瓜砧木上能顯著提高耐鹽性，然而，南瓜和黃瓜耐鹽性差異的分子生理機(jī)制一直不明確。過(guò)氧化氫（H₂O₂）作為一種重要的活性氧信號(hào)分子，參與許多植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗性調(diào)控過(guò)程。本研究利用細(xì)胞活力染色、非損傷離子選擇性微電極（MIFE）、鉀含量測(cè)定、H₂O₂熒光成像等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)南瓜耐鹽性強(qiáng)于黃瓜，而且南瓜根尖具有較高的鉀吸收速率、鉀含量和H₂O₂水平。轉(zhuǎn)錄組研究發(fā)現(xiàn)南瓜根尖85%的差異基因顯著上調(diào)，黃瓜只有52%的差異基因顯著上調(diào)。鹽脅迫下南瓜NADPH氧化酶、14-3-3蛋白、質(zhì)膜H⁺-ATPase及鉀轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因RBOHD、GRF12、AHA1和HAK5顯著上調(diào)表達(dá)，黃瓜中則無(wú)明顯變化。利用NADPH氧化酶抑制劑DPI對(duì)材料根系進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加抑制劑DPI后南瓜根系H₂O₂形成受阻，GRF12、AHA1、HAK5表達(dá)、質(zhì)膜H⁺-ATPase活性和鉀吸收速率顯著下降，外源H₂O₂處理則結(jié)果相反。進(jìn)一步使用CRISPR/Cas9基因編輯和擬南芥轉(zhuǎn)基因手段，驗(yàn)證了南瓜RBOHD產(chǎn)生的H₂O₂信號(hào)，通過(guò)質(zhì)膜H⁺-ATPase調(diào)控鉀吸收和耐鹽性的分子生理機(jī)制。

基于上述研究結(jié)果，論文提出南瓜強(qiáng)于黃瓜耐鹽的重要機(jī)制，主要在于南瓜根尖RBOHD在鹽脅迫下產(chǎn)生H₂O₂信號(hào)，通過(guò)質(zhì)膜H⁺-ATPase調(diào)控鉀吸收，進(jìn)而影響南瓜根尖細(xì)胞活力和耐鹽性，而黃瓜鉀吸收受到的調(diào)控則不明顯。

園藝林學(xué)學(xué)院黃遠(yuǎn)副教授為論文第一作者，通訊作者為別之龍教授和澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)Sergey Shabala教授，該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家留學(xué)基金委項(xiàng)目的資助。

該文轉(zhuǎn)自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，略有改動(dòng)。論文鏈接：

https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erz328/5530665