华中农业大学油菜团队沈金雄/赵伦揭示油菜耐盐碱新机制

土壤盐渍化已成为全球农业生产力的重要限制因素，严重影响作物生长与产量。植物耐盐的核心策略是维持较低的Na⁺/K⁺比率，同时保持氧化还原稳态至关重要。富含甘氨酸蛋白（GRPs）是一类功能多样的蛋白家族，以往研究主要关注其作为RNA结合蛋白在转录后调控中的作用，而非RNA结合的II型GRPs在植物盐胁迫响应中的功能及分子机制仍未明确。

近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室油菜遗传改良创新团队沈金雄/赵伦课题组在国际学术期刊Journal of Advanced Research发表了题为BnaGRP3 mediates salt tolerance via Na+/K+homeostasis and BnaPIPs interactions inBrassica napus的研究论文。该研究系统阐明了BnaGRP3通过维持Na⁺/K⁺稳态并与水通道蛋白BnaPIPs直接互作增强油菜耐盐性的分子机制，首次将GRP蛋白纳入盐胁迫调控核心网络，为耐盐碱油菜育种提供了关键基因资源和理论指导。

盐胁迫迅速激活油菜BnaGRP3表达。通过构建油菜bnagrp3突变体以及BnaA7.GRP3和BnaC7.GRP3的拟南芥过表达株系，明确证实BnaGRP3是油菜耐盐性的核心正调控因子。转录组测序和离子含量分析表明，BnaGRP3通过维持细胞Na⁺/K⁺稳态发挥功能。为解析其分子机制，研究团队开展IP–MS分析，并结合Y2H、LCA和BiFC等实验，鉴定并验证BnaGRP3可以与4个水通道蛋白BnaPIPs直接互作，首次揭示II型GRP蛋白与水通道蛋白之间的功能联系。进一步研究表明，在拟南芥中过表达BnaPIPs增强植株对耐盐能力。同时，酵母细胞表达BnaPIPs后，能显著提高酵母对H₂O₂的耐受性，提示BnaPIPs通过促进H₂O₂外排以缓解氧化胁迫，调控植物耐盐性。

最后，本研究提出了一个BnaGRP3介导的盐胁迫响应工作模型：在盐胁迫条件下，BnaGRP3一方面通过调控离子转运相关蛋白维持细胞离子稳态，另一方面可能与未知激酶形成复合体，进而磷酸化并激活BnaPIPs，促进H₂O₂外排，从而缓解氧化损伤。在bnagrp3突变体中，离子稳态受损并伴随H₂O₂异常积累，最终导致盐胁迫响应系统失调。

BnaGRP3–BnaPIPs介导的油菜耐盐调控模型

在盐胁迫条件下，野生型（WT）植株中，NHX1和SKOR协同维持较低的细胞质Na⁺水平和较高的K⁺水平，从而保持Na⁺/K⁺稳态。同时，BnaGRP3可能与未知激酶形成复合体，促进BnaPIPs的磷酸化，增强H₂O₂外排能力，维持细胞氧化还原平衡。相比之下，在bnagrp3突变体中，NHX1功能受损导致细胞质Na⁺积累，而BnaPIPs磷酸化水平下降引起H₂O₂异常积累并诱发氧化损伤。升高的H₂O₂进一步促进SKOR介导的K⁺外排，最终加剧盐胁迫条件下的离子稳态失衡。

综上，该研究系统解析了油菜GRP3在盐胁迫中的功能及分子机制，首次揭示GRP蛋白与水通道蛋白BnaPIPs的直接互作，拓展了GRP介导的植物耐盐调控网络，并为耐盐碱油菜育种提供理论支撑和关键基因资源。

该研究的第一作者为博士研究生李藕琪，通讯作者为沈金雄教授和赵伦教授。该研究得到国家自然科学基金、STI 2030-重大项目、湖北洪山实验室研究基金以及现代农业产业技术体系建设专项资金等项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jare.2026.01.018