作为三大谷物之一的小麦是全球35%-40% 人口的主粮，可为其提供每日所需的食物热量和蛋白质。干旱是发生频率最高、持续时间最长、覆盖范围最广的自然灾害，严重影响小麦的生长发育和产量。我区科研团队在调控小麦抗旱性的重要转录因子基因TaWRKY1-2D的功能研究上取得最新成果。该研究成果近日在国际知名期刊《国际生物大分子杂志》（International Journal of Biological Macromolecules）在线发表。
小麦在受到干旱胁迫后，会启动一系列与干旱胁迫相关的基因表达，从分子水平、细胞水平以及生理生化水平上作出相应的应激反应，从而减轻干旱胁迫带来的损害。转录因子（WRKY）通常作为一类调控因子参与植物干旱、盐胁迫等各种非生物胁迫应答过程，在植物的发育过程和响应非生物胁迫方面起着重要作用。小麦中的WRKY家族成员十分庞大，虽然少数WRKY的功能已被鉴定，但仍有大量WRKY的功能尚不清楚，特别是在参与调控非生物胁迫反应方面。
赤峰学院农学院相吉山研究员科研团队联合西北农林科技大学农学院张晓科教授科研团队，通过转录组测序手段获得了小麦在受到干旱胁迫前后的13个WRKY差异表达基因（DEGs）。亚细胞定位结果表明，这13个WRKY蛋白定位于细胞核。科研人员选择了一个受干旱、盐和脱落酸（ABA）胁迫显著诱导的TaWRKY1-2D基因进行研究。在拟南芥中，异源过表达小麦TaWRKY1-2D基因可增强转基因拟南芥抗旱性。在干旱胁迫下，与非生物胁迫响应和抗氧化酶相关的基因【AtRD29A、AtP5CS1、AtPOD1、AtCAT1和AtSOD（Cu/Zn）】在TaWRKY1-2D转基因拟南芥中显著上调。
为了解析TaWRKY1-2D的抗旱机制，科研人员通过酵母双杂交手段筛选了与其可能存在互作关系的TaDNN3蛋白。随后，通过酵母双杂交点对点实验和双分子荧光互补实验验证了他们之间的互作关系。综上所述，小麦TaWRKY1-2D基因的抗旱功能在拟南芥和小麦之间可能是保守的，这可能是通过调控相关基因表达或蛋白相互作用来实现的。本研究在拟南芥和小麦中对TaWRKY1-2D的功能进行了鉴定，并初步解析了其抗旱机制，为小麦耐旱新品种的培育提供有价值基因资源。
该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发项目和内蒙古自治区高校科研项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.11.234
日期：2023-01-06
