近日，農學院李學軍教授團隊在國際植物學領域知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上發(fā)表了題為“E3 ubiquitin ligase TaSDIR1-4A activates membrane-bound transcription factor TaWRKY29 to positively regulate drought resistance”的研究論文，揭示了小麥E3泛素連接酶TaSDIR1-4A介導膜結合轉錄因子TaWRKY29的泛素化降解，進而增強小麥抗旱性的分子機制，為小麥抗旱分子育種提供了重要的理論依據。

 

　　小麥是世界主要糧食作物之一，其產量與全球糧食安全密切相關。干旱是制約小麥產量的主要非生物因素，開展小麥抗旱機理研究對抗旱品種選育及保障全球糧食安全具有重要意義。泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（ubiquitin–proteasome system）介導的蛋白質翻譯后修飾是植物應對逆境脅迫的有效策略。其中，E3泛素連接酶賦予了靶標底物蛋白特異性，在泛素化過程中起著關鍵作用。

 

　　研究表明TaSDIR1-4A編碼RING-H2型蛋白，具有E3連接酶功能，為深入解析TaSDIR1-4A調控小麥抗旱性的分子機制，本研究通過酵母雙雜交篩選得到了1個WRKY家族膜結合轉錄因子TaWRKY29。亞細胞定位結果表明，TaWRKY29的C端結構域的缺失導致其由原本的細胞膜定位信號轉變?yōu)榧毎硕ㄎ弧ｋS后研究發(fā)現，TaSDIR1-4A能夠通過26S蛋白酶體途徑特異性介導TaWRKY29的泛素化降解，切割TaWRKY29的C端氨基酸，從而使其轉移至細胞核。

 

　　進一步研究證實，激活的TaWRKY29通過靶標W-BOX 核心順式元件直接與TaABI5的啟動子片段結合并調控其表達，從而增強ABA響應。在干旱脅迫下，TaSDIR1-4A過表達植株增加了氣孔對干旱脅迫的敏感性、內源ABA含量和ABA信號相關基因表達。

 

　　上述結果表明，TaSDIR1-4A介導膜結合轉錄因子TaWRKY29的降解，導致其由細胞膜轉移至細胞核，進而調節(jié)ABA信號通路來提高小麥抗旱性。以上研究為小麥通過泛素-蛋白酶體途徑調控抗旱分子機制提供了新思路，同時為培育抗旱小麥新品種提供了新的優(yōu)良基因資源。

 

　　農學院李學軍教授為論文通訊作者，碩士研究生孟瑩和已畢業(yè)博士生呂千為論文共同第一作者。該研究得到國家農業(yè)科技重大專項、國家外國專家局111項目及陜西省農業(yè)協(xié)同創(chuàng)新與推廣聯盟重大項目的支持。

 

　　文章鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.14240