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农学院张国平教授团队在大麦耐盐机理和水稻耐盐种质创制上取得新成果

编辑:吴旻 来源:农业与生物技术学院办公网 时间:2021年11月18日 访问次数:10  源地址

20211117日,浙江大学作物科学研究所张国平教授团队在国际知名期刊Plant Physiology发表了题为“Vacuolar H+-pyrophosphatase HVP10 enhances salt tolerance via promoting Na+ translocation into root vacuole”的研究论文,揭示了大麦液泡膜质子泵正向调控耐盐的机理,并利用该耐盐基因创制耐盐水稻种质,为作物耐盐遗传改良提供了理论与技术支撑。


液泡膜上的质子泵参与Na+的区隔化,这是许多耐盐植物普遍采取的重要策略,也是当前植物科学耐盐机理研究的一个热点问题。在禾谷类作物中,大麦的耐盐性显著强于水稻和小麦等其它作物,张国平教授团队前期从大麦根中克隆到一个编码液泡H+-焦磷酸酶的基因(HVP10),系统发育树分析表明其编码的VP10是绿色植物中的一种保守蛋白。HVP10受盐胁迫诱导上调表达,大麦根部表达量显著高于地上部,且根的中柱韧皮部和木质部薄壁细胞表达较高。利用基因敲除(CRISPR/Cas9)和干涉(RNAi沉默)技术获得的该基因缺失突变体,根部质子(H+)外流和K+保留能力显著降低,向地上部转运的Na+显著增加,最终导致耐盐性减弱。此外,HVP10可与HvNHXs协同作用调节根系Na+的区隔化,即操纵离子平衡正向调控耐盐性。

RNAi干涉和基因敲除HVP10基因降低了大麦耐盐性)

进一步研究发现,HVP10在水稻中异源表达提高幼苗和成株水稻的耐盐性,在盐胁迫条件下可增加单株穗数和结实率,从而减少产量损失,启示了这一基因在改良水稻耐盐上有重要的应用价值。

(异源表达HVP10基因提高水稻的耐盐性)

作物所傅良波博士后为论文第一作者,沈秋芳副研究员为通讯作者。该研究受国家自然科学基金、现代农业产业技术体系以及中国博士后科学基金等项目资助。

论文链接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiab538/6430121


(浙江大学作物科学研究所)


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