Plant Physiol | 西北农林科技大学胡晓辉团队发现SlGSTU43通过增强木质素生物合成调控番茄耐盐性的新机制

盐胁迫对作物的产量和品质造成不利影响。谷胱甘肽-S-转移酶（Glutathione S-transferase, GST）是植物中一种重要的多功能蛋白，在促进植物的生长、参与次生代谢物合成以及抵御各类逆境胁迫中发挥重要功能。木质素是植物木质部次生细胞壁的主要成分之一，在植物生长、发育和抗盐胁迫中也起着重要作用。然而，关于GST和木质素在盐胁迫下的相互作用机制尚不清楚。

近日，西北农林科技大学胡晓辉教授课题组在Plant Physiology在线发表了完成的题为“A glutathione S-transferase regulates lignin biosynthesis and enhances salt tolerance in tomato”的研究论文，揭示了SlMYB71和SlWRKY8共同作用促进SlGSTU43的表达，增强番茄幼苗清除ROS的能力；同时，SlGSTU43和SlCOMT2相互作用增强番茄木质素的生物合成，从而促进番茄植株生长，最终提高番茄的耐盐性。

研究发现，400 mM NaCl胁迫显著诱导了野生型番茄根部SlGSTU43的表达。过表达SlGSTU43通过清除活性氧（ROS）增强了番茄幼苗在盐胁迫下的抗性，而SlGSTU43突变体则表现出相反表型。利用RNA-seq进一步研究发现，过表达SlGSTU43会影响木质素生物合成相关基因的表达，SlGSTU43可以通过与木质素生物合成的关键酶SlCOMT2相互作用来调节番茄中的木质素含量，并在NaCl胁迫下促进番茄植株的生长。此外，SlMYB71和SlWRKY8这两个转录因子能够相互作用，并结合SlGSTU43的启动子来增强调其表达。在AC番茄中单独或共同沉默SlMYB71和SlWRKY8，番茄幼苗都表现出对NaCl胁迫的不耐受性，并且GST活性和木质素含量都会降低。综上所述，该研究工作阐明了SlGSTU43调节番茄耐盐性的机制（图1），为拓展GST的功能提供新的见解。

图1 SlGSTU43调节番茄耐盐性的机制

西北农林科技大学园艺学院硕士研究生袁路乔（已毕业）和党娇为共同第一作者，中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后张政达（西北农林科技大学园艺学院毕业博士）和西北农林科技大学胡晓辉教授为共同通讯作者。该研究得到国家大宗蔬菜产业技术体系、陕西省重点研发计划项目、陕西省博士后科研项目、西北农林科技大学博士科研启动基金等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae504