陕西
棉花（Gossypium spp.）是世界纺织业中纤维原料的主要来源，占全球纤维总用量的35%。在全球80多个棉花生产国家中，有30多个国家以棉花作为主要的商业作物。然而，土地盐渍化等不利环境因素日益普遍，将对棉花的产量和品质造成严重的危害。因此，阐明耐盐分子机制对棉花耐盐育种具有指导意义。
近日，南京农业大学棉花遗传与种质创新利用周宝良团队在Pant Physiology上在线发表了题为“LncRNA TRABA positively regulates salt tolerance in cotton by suppressing BGLU24 expression”的研究论文，揭示了lncRNA TRABA通过抑制BGLU24基因的表达正调控棉花耐盐性的分子机制。
团队成员在之前的研究中，通过耐盐性鉴定筛选自主创制的一套陆地棉（TM-1）—尤卡坦氏棉（TX1046）渐渗系群体，获得一个耐盐材料DM37。在这项研究中，他们从DM37中挖掘到一个调控盐胁迫的基因GhBGLU24-A。GhBGLU24-A源于棉花A亚基因组，属于β-葡糖苷酶（Beta glucosidase，BGLU）家族，其编码蛋白定位于内质网上。通过在棉花体内VIGS沉默以及拟南芥异源过表达GhBGLU24-A基因，研究证明GhBGLU24-A具有负调控植物耐盐性的功能。此外，研究还发现GhBGLU24-A蛋白和RING型E3泛素连接酶GhRUBL互作，且均负调控植物的耐盐性和对内质网压的抗性；盐胁迫下GhBGLU24 基因能够影响内质网相关的降解（ER-related degradation）通路关键基因的表达，初步表明 GhBGLU24-A 和 GhRUBL 可能通过调节内质网压途径来影响植物耐盐性。
很有意思的是，研究人员还在GhBGLU24-A基因启动子附近发现一个新的lncRNA TRABA。TRABA在DM37（耐盐）根部受盐诱导上调表达，在TM-1（敏盐）中表达水平低。通过VIGS、转基因拟南芥和转录激活实验证明TRABA能够以trans方式抑制GhBGLU24-A基因的表达（图1）。进一步的研究发现，u403是GhBGLU24-A对盐信号响应的关键启动子区域。而TRABA可以抑制该区域启动子活性，从而降低GhBGLU24-A基因的表达；与TM-1相比，DM37根中GhBGLU24-A表达水平较低，耐盐性强；在棉花中沉默TRABA基因，植株表现出更强的耐盐性和内质网压抗性。
综上所述，GhBGLU24-A和GhRUBL蛋白可能通过介导内质网压途径负调控棉花的耐盐性。而TRABA则通过抑制GhBGLU24-A启动子的活性，在转录水平上降低该基因的表达，从而增强棉花的耐盐性。
图1 在转基因拟南芥中TRABA抑制GhBGLU24-A启动子的活性
南京农业大学农学院崔长江博士为论文第一作者，周宝良教授为通讯作者。课题组在读研究生宛慧和李竺、石河子农业科学研究院艾尼江副研究员参与了部分研究工作。该研究得到新疆生产建设兵团重点科技项目的资助。
https://doi.org/10.1093/plphys/kiad530
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