近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤植物互作团队易可可研究员课题组揭示了水杨酸合成调节水稻耐盐抗旱机制，为进一步研究水杨酸在作物适应土壤逆境胁迫中的作用奠定了基础。以“AIM1-dependent high basal salicylic acid accumulation modulates stomatal aperture in rice”为题发表在《新植物学家（New Phytologist）》上。
水杨酸是一种重要的植物激素，可调节植物生长发育并广泛参与各种胁迫响应。植物中水杨酸主要通过异分支酸合成酶（ICS）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）两条途径合成。模式植物拟南芥含有较低本底水平的水杨酸，且胁迫诱导的水杨酸是通过ICS途径合成的。水稻含有较高本底水平的水杨酸，其地上部水杨酸的含量几乎是拟南芥的100倍。然而，水稻高本底水杨酸的合成机制尚不清楚。我们之前的研究发现， OsAIM1 依赖的PAL途径参与水稻根中水杨酸的合成。水稻地上部水杨酸的含量远高于根部，但地上部如何产生高本底水平的水杨酸及其生物学功能还知之甚少。
本研究结合代谢物分析、生理学和遗传学方法，发现水稻 OsAIM1 基因的功能缺失突变体地上部中水杨酸含量远低于野生型，导致水稻地上部温度显著低于野生型。该突变体地上部温度降低的表型是由于其气孔开度增大、蒸腾作用增强造成的。进一步研究发现， OsAIM1 和 OsWRKY45 基因功能缺失突变体中气孔开度增大、气孔保卫细胞中活性氧水平降低，外源添加H2O2能回复突变体的缺陷。而外源水杨酸处理能回复 OsAIM1 功能缺失突变体中气孔开度和活性氧积累的缺陷，而不能回复 OsWRKY45 功能缺失突变体的缺陷。表明水杨酸通过 OsWRKY45 -活性氧路径来调控气孔的开度。此外，这一调控路径对水稻适应土壤盐和干旱胁迫起重要的作用。
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所徐磊副研究员、赵红玉博士后和天津农学院王俊斌副教授为论文共同第一作者，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所易可可研究员、天津农学院谢晓东教授和海南大学三亚南繁研究院、海南省崖州湾种子实验室罗杰教授为共同通讯作者。该研究得到了中国农业科学院青年创新专项、国家自然科学基金、天津市自然科学基金和中国农业科学院创新工程项目的资助。
原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18842
日期：2023-03-13
