鹽脅迫是限制植物生長和作物產(chǎn)量的主要非生物脅迫之一，全球鹽漬土總面積約8億公頃，危害糧食安全。水稻是我國重要的糧食作物，對(duì)鹽脅迫敏感，解析水稻鹽脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制，對(duì)于改良水稻耐鹽性具有重要的科學(xué)意義。

 

　　IPA1（Ideal Plant Architecture 1）是此前中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)鑒定到的一個(gè)水稻株型調(diào)控的主效基因（Jiao et al., 2010），因其在調(diào)控水稻分蘗和籽粒大小方面的重要作用，被廣泛用于高產(chǎn)水稻育種，但其參與水稻鹽脅迫響應(yīng)的機(jī)制并不清楚。近日，該團(tuán)隊(duì)通過對(duì)IPA1功能缺失突變體ipa1-10和功能獲得型ipa1-3D的幼苗進(jìn)行鹽處理，發(fā)現(xiàn)IPA1負(fù)調(diào)控水稻的耐鹽性，鹽脅迫處理30分鐘后IPA1的磷酸化水平升高但蛋白水平降低。為探究IPA1的上游調(diào)控因子，研究利用質(zhì)譜技術(shù)系統(tǒng)分析了鹽脅迫條件下IPA1的互作蛋白，鑒定到絲裂原活化蛋白激（MAPKs/MPKs）家族成員OsMPK4。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，OsMPK4能夠與IPA1發(fā)生蛋白相互作用，且在鹽脅迫條件下，OsMPK4被激活并磷酸化IPA1的Thr180位點(diǎn)，從而促進(jìn)IPA1的泛素化降解，降低IPA1的蛋白水平并最終提高水稻耐鹽性。遺傳結(jié)果表明，OsMPK4正調(diào)控水稻耐鹽性并與IPA1在耐鹽性調(diào)控上位于同一通路中。該項(xiàng)研究闡明了MPK4-IPA1模塊調(diào)控水稻鹽脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制， 揭示了植物生長和脅迫之間的信號(hào)交互，為創(chuàng)制高產(chǎn)耐鹽水稻品種提供了新的分子機(jī)制與遺傳資源。

 

　　7月5日，相關(guān)研究成果以O(shè)sMPK4 promotes phosphorylation and degradation of IPA1 in response to salt stress to confer salt tolerance in rice為題，在線發(fā)表在Journal of Genetics and Genomics（DOI：10.1016/j.jgg.2022.06.009）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等的支持。