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南京農業(yè)大學李艷教授團隊揭示野生大豆耐鹽基因GsERD15B優(yōu)異等位變異的功能时间:2022-06-17 18:04:06 近日,Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了南京農業(yè)大學農學院、作物遺傳與種質創(chuàng)新國家重點實驗室、國家大豆改良中心創(chuàng)新團隊的新研究成果“Natural variation in the promoter of GsERD15B affects salt tolerance in soybean”。該研究從野生大豆種質資源中鑒定到一個耐鹽基因GsERD15B,在鹽脅迫下,該基因啟動子的7-bp缺失提高了其自身的表達量,并誘導與脫落酸信號傳導、脯氨酸合成、離子轉運等相關基因對鹽脅迫的響應,從而增強大豆的耐鹽性。
鹽脅迫是影響作物產量的主要非生物因素之一,而鹽堿地面積逐年增加,威脅糧食安全。大豆是植物油、蛋白和飼料的主要來源,但其平均耐鹽性比其它作物低。栽培大豆(Glycine max)從野生大豆(G. soja)馴化而來,遺傳多樣性顯著降低。因此,對野生大豆種質資源進行耐鹽基因的發(fā)掘和利用具有重要意義。 本研究從野生大豆種質資源中鑒定出34份耐鹽材料,通過全基因組關聯分析結合序列變異和基因表達比較,發(fā)現GsERD15B(Early Responsive to Dehydration 15B)啟動子區(qū)域的7-bp插入/缺失(InDel)與耐鹽性顯著關聯,自然變異形成的Hap2單倍型比Hap1單倍型更耐鹽(圖1)。
GsERD15B編碼一個具有轉錄激活功能的蛋白,包含一個PAM2結構域,介導其與PABs蛋白互作。進一步利用大豆發(fā)狀根遺傳轉化體系和啟動子:LUC實驗,驗證了GsERD15B啟動子7-bp的缺失(Hap2單倍型)提高了鹽脅迫下GsERD15B的表達量,并誘導耐逆相關基因GmABI1、GmABI2、GmbZIP1、GmP5CS、GmCAT4、GmPIP1:6、GmMYB84和GmSOS1對鹽脅迫的響應,從而增強了大豆的耐鹽性(圖2)。
綜上所述,GsERD15B啟動子的自然變異影響了大豆的耐鹽性,過表達GsERD15B可通過增加脫落酸信號轉導、脯氨酸含量、過氧化氫-過氧化物酶含量、脫水反應和陽離子轉運等相關基因的表達量來增強大豆的耐鹽性。根據GsERD15B啟動子序列變異開發(fā)的dCAPS標記,為分子標記輔助選擇含GsERD15B優(yōu)異等位基因的大豆材料提供依據。 南京農業(yè)大學博士后靳婷為本文第一作者,李艷教授為通訊作者,蓋鈞鎰院士為本研究提供了寶貴的大豆種質資源、高密度分子標記和無私幫助。該研究得到國家農作物育種重點研發(fā)計劃、教育部創(chuàng)新團隊等項目的資助。 |


