近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院毛虎德教授團(tuán)隊(duì)在國際期刊《NEW PHYTOLOGIST》發(fā)表題為“TaDTGIP1-TaDTG6-BDel574-TaPIF1 module regulates drought stress response in wheat”的研究論文。博士后杜琳穎與植保學(xué)院王倩男為共同第一作者，毛虎德研究員為通訊作者。

 

　　干旱是影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要環(huán)境制約因素之一，挖掘關(guān)鍵調(diào)控基因和調(diào)控模塊，揭示小麥在干旱脅迫下的響應(yīng)機(jī)制，對(duì)于培育抗旱小麥品種、提高小麥在干旱環(huán)境下的適應(yīng)性至關(guān)重要。

 

　　在本研究中，科研團(tuán)隊(duì)通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，包括基因表達(dá)分析、蛋白互作研究、轉(zhuǎn)基因功能驗(yàn)證等，深入探究了TaDTGIP1-TaDTG6-BDel574-TaPIF1這一模塊在小麥干旱脅迫響應(yīng)中的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫條件下，該模塊中的各個(gè)基因和蛋白之間存在著復(fù)雜而精細(xì)的相互作用關(guān)系。其中，TaDTGIP1能與TaDTG6-BDel574在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)生特異性相互作用，通過阻礙TaDTG6-BDel574對(duì)啟動(dòng)子區(qū)DRE元件的親和力進(jìn)而減弱其對(duì)TaPIF1的轉(zhuǎn)錄激活活性；TaPIF1又能夠與TaABI5及bHLH轉(zhuǎn)錄因子TaAKS1發(fā)生互作，共同調(diào)控一系列與干旱脅迫響應(yīng)相關(guān)的基因表達(dá)，從而影響小麥對(duì)干旱的耐受性。通過對(duì)該模塊的調(diào)控機(jī)制解析，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步明確了小麥在干旱脅迫下的信號(hào)傳導(dǎo)通路和生理響應(yīng)過程。

 

　　此外，研究團(tuán)隊(duì)還通過轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)，驗(yàn)證了該模塊在提高小麥抗旱性方面的重要作用。過表達(dá)該模塊中的關(guān)鍵基因TaPIF1及TaABI5能夠減少植株葉片氣孔開度以降低水分散失，進(jìn)而顯著增強(qiáng)小麥的抗旱能力，是小麥抗旱性的正調(diào)控因子；而過表達(dá)TaDTGIP1過表達(dá)小麥的抗旱性顯著降低，說明TaDTGIP1負(fù)調(diào)控小麥耐旱性。這些研究為小麥抗旱育種提供了潛在的基因資源和理論基礎(chǔ)。

 

　　該研究成果不僅豐富了我們對(duì)小麥干旱脅迫響應(yīng)分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)，也為通過分子育種手段培育抗旱小麥品種提供了重要的靶點(diǎn)和策略。未來有望基于這些研究成果，開發(fā)出更加高效的小麥抗旱育種技術(shù)，提高小麥在干旱環(huán)境下的產(chǎn)量和品質(zhì)。

 

　　本研究得到了中國國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：2022YFD1200202）、中國國家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：32072002和32401770）、中國陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：2019JCW-18和2020JCW-16）、中國西南作物基因發(fā)掘與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（項(xiàng)目編號(hào)：SKL-KF202407）和中國博士后科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：GZC20241393）的支持。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.70123