作為三大谷物之一的小麥是全球35%-40% 人口的主糧，可為其提供每日所需的食物熱量和蛋白質(zhì)。干旱是發(fā)生頻率最高、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、覆蓋范圍最廣的自然災(zāi)害，嚴(yán)重影響小麥的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量。我區(qū)科研團(tuán)隊(duì)在調(diào)控小麥抗旱性的重要轉(zhuǎn)錄因子基因TaWRKY1-2D的功能研究上取得最新成果。該研究成果近日在國(guó)際知名期刊《國(guó)際生物大分子雜志》（International Journal of Biological Macromolecules）在線發(fā)表。

 

　　小麥在受到干旱脅迫后，會(huì)啟動(dòng)一系列與干旱脅迫相關(guān)的基因表達(dá)，從分子水平、細(xì)胞水平以及生理生化水平上作出相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)，從而減輕干旱脅迫帶來的損害。轉(zhuǎn)錄因子（WRKY）通常作為一類調(diào)控因子參與植物干旱、鹽脅迫等各種非生物脅迫應(yīng)答過程，在植物的發(fā)育過程和響應(yīng)非生物脅迫方面起著重要作用。小麥中的WRKY家族成員十分龐大，雖然少數(shù)WRKY的功能已被鑒定，但仍有大量WRKY的功能尚不清楚，特別是在參與調(diào)控非生物脅迫反應(yīng)方面。

 

　　赤峰學(xué)院農(nóng)學(xué)院相吉山研究員科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院張曉科教授科研團(tuán)隊(duì)，通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序手段獲得了小麥在受到干旱脅迫前后的13個(gè)WRKY差異表達(dá)基因（DEGs）。亞細(xì)胞定位結(jié)果表明，這13個(gè)WRKY蛋白定位于細(xì)胞核。科研人員選擇了一個(gè)受干旱、鹽和脫落酸（ABA）脅迫顯著誘導(dǎo)的TaWRKY1-2D基因進(jìn)行研究。在擬南芥中，異源過表達(dá)小麥TaWRKY1-2D基因可增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因擬南芥抗旱性。在干旱脅迫下，與非生物脅迫響應(yīng)和抗氧化酶相關(guān)的基因【AtRD29A、AtP5CS1、AtPOD1、AtCAT1和AtSOD（Cu/Zn）】在TaWRKY1-2D轉(zhuǎn)基因擬南芥中顯著上調(diào)。

 

　　為了解析TaWRKY1-2D的抗旱機(jī)制，科研人員通過酵母雙雜交手段篩選了與其可能存在互作關(guān)系的TaDNN3蛋白。隨后，通過酵母雙雜交點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了他們之間的互作關(guān)系。綜上所述，小麥TaWRKY1-2D基因的抗旱功能在擬南芥和小麥之間可能是保守的，這可能是通過調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)或蛋白相互作用來實(shí)現(xiàn)的。本研究在擬南芥和小麥中對(duì)TaWRKY1-2D的功能進(jìn)行了鑒定，并初步解析了其抗旱機(jī)制，為小麥耐旱新品種的培育提供有價(jià)值基因資源。

 

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和內(nèi)蒙古自治區(qū)高校科研項(xiàng)目的支持。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.11.234