上海交大安渊团队/内蒙古农大石凤翎团队合作揭示紫花苜蓿耐盐性调控新机制

紫花苜蓿（Medicago sativa）为豆科苜蓿属多年生草本植物，是全球栽培最广的豆科牧草，营养丰富，有“牧草之王”的美誉。边际土地是紫花苜蓿的主要种植地，生长和发育常受到盐等非生物胁迫的影响。因此，发掘耐盐基因，揭示其耐盐机理，将为培育耐盐苜蓿新品种提供重要基因资源和理论支撑。

近日，上海交通大学农业与生物学院安渊教授团队联合内蒙古农业大学石凤翎教授团队在The Plant Journal期刊在线发表了题为 “MsMYB206–MsMYB450–MsHY5 complex regulates alfalfa tolerance to salt stress via regulating flavonoid biosynthesis during the day and night cycles”的研究论文，揭示了MsMYB206/MsMYB450/MsHY5-MsFLS/MsF3'H模块在昼夜循环下调节苜蓿类黄酮生物合成，增强苜蓿耐盐性胁迫的重要作用。

MYB转录因子是植物体内最大的转录因子家族之一，广泛参与包含非生物胁迫应答响应及次生代谢调控等众多分子与生理过程。类黄酮（Flavonoids）是一大类含多酚结构的植物次生代谢产物，具有清除自由基、抗氧化等功能。课题组研究发现MsMYB206受盐胁迫诱导显著上调，在紫花苜蓿中过表达MsMYB206显著提高了转基因株系总黄酮含量，降低了盐胁迫下的活性氧积累，增强苜蓿耐盐能力，而RNAi植株表现出相反的表型（图1）。

图1 过量表达MsMYB206提高苜蓿耐盐能力

通过Y2H、BiFC、Split-LUC、Co-IP等实验证明，MsMYB206，MsMYB450和MsHY5三个蛋白之间相互作用，形成复合体，其中，MsMYB206可直接结合MsFLS和MsF3'H基因启动子并正调控其表达。进一步研究发现，MsMYB206、MsMYB450、MsFLS和MsF3'H在昼夜周期循环中的表达模式完全一致，且夜间表达水平显著高于白天。相反，MsHY5的表达水平和蛋白丰度在白天增加，夜间降低。白天MsHY5丰度增强，减弱了MsMYB206-MsMYB450间的互作及其对MsFLS和MsF3'H的增强表达，而在夜间，MsHY5降解，促进了MsMYB206-MsMYB450的互作及其对MsFLS和MsF3'H的增加表达（图2）。因此，MsMYB206-OE紫花苜蓿夜间合成的黄酮量高于白天，从而有效清除黑暗和盐胁迫诱导产生的过量ROS，增强其耐盐能力。

图2 光照处理下MsHY5减弱了MsMYB206-MsMYB450间的互作

上海交通大学农业与生物学院安渊教授课题组博士后苏连泰为论文第一作者，安渊教授和内蒙古农业大学草业学院石凤翎教授为共同通讯作者，课题组已出站博士后吕爱敏（现为浙江农林大学食品与健康学院副教授）和博士后文武武在蛋白实验技术及紫花苜蓿遗传转化方面提供了重要指导，已毕业博士樊娜娜、博士生高鲤、硕士生游翔凯及周鹏副教授等参与了研究工作。该研究得到了国家自然科学基金（面上及青年项目）、科技创新-2030重大项目和中国博士后科学基金等项目资助。

http://doi.org/10.1111/tpj.17216