近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室、園藝林學(xué)學(xué)院別之龍教授課題組與植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院吳洪洪教授合作，在CeO₂納米材料提高黃瓜耐鹽性的機制方面的研究成果以“CsAKT1 is a key gene for CeO₂ nanoparticles improved cucumber salt tolerance: a validation from CRISPR-Cas9 lines”為題發(fā)表于Environmental Science: Nano。

 

　　鹽脅迫是限制作物生長和產(chǎn)量的主要逆境因子，全球超過1/3的灌溉土地受到鹽漬化的影響。中國是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)大國，在設(shè)施蔬菜栽培中，由于化肥過量施用和缺乏雨水淋溶，設(shè)施內(nèi)土壤次生鹽漬化更加突出。應(yīng)用納米材料提高植物耐鹽性已成為研究熱點。然而，其機制仍然存在許多未知。別之龍團隊和吳洪洪教授課題組前期以鹽敏感黃瓜“津春4號”為材料，探究了葉施和根施CeO₂ NPs對黃瓜幼苗耐鹽性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葉施和根施CeO₂ NPs都可以通過提高黃瓜幼苗抗氧化能力來增強其耐鹽性，且葉施的效果更好。相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表于Chemosphere （https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134474）。

 

　　在本研究中，別之龍團隊和吳洪洪教授課題組繼續(xù)深入挖掘了CeO₂ NPs提高黃瓜耐鹽性的關(guān)鍵響應(yīng)基因。通過表型和傷害指標(biāo)測定表明在75 mM NaCl處理7 d時，葉施和根施CeO₂ NPs都可以有效緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗的傷害，顯著增加鹽脅迫下黃瓜地上部干重、根系干重和葉綠素含量。然后通過鈉鉀含量和轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)鉀離子轉(zhuǎn)運蛋白CsAKT1是CeO₂ NPs促進鹽脅迫下黃瓜幼苗K⁺吸收的關(guān)鍵基因，且葉施比根施CeO₂ NPs可以更顯著地誘導(dǎo)黃瓜幼苗葉片和根系CsAKT1的表達。亞細(xì)胞定位和酵母異源表達CsAKT1發(fā)現(xiàn)定位于質(zhì)膜的CsAKT1具有K⁺轉(zhuǎn)運功能。黃瓜根系敲除CsAKT1實驗表明CeO₂ NPs可以通過誘導(dǎo)CsAKT1介導(dǎo)的K+吸收來提高黃瓜幼苗的耐鹽性。以上研究表明CsAKT1是CeO₂ NPs提高黃瓜幼苗耐鹽性的關(guān)鍵響應(yīng)基因。該研究一方面促進了CeO₂ NPs在提高黃瓜耐鹽性中的應(yīng)用，另一方面豐富了納米材料提高植物耐鹽性的機制。

 

　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院博士研究生彭玉全為論文第一作者，園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室別之龍教授和植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院吳洪洪教授為共同通訊作者。本研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體、中央高?；究蒲袑ｍ椯Y金等項目的資助。

 

　　論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/en/d2en00688j