李学军教授团队在小麦抗旱分子机制研究中取得新进展

近日，作物遗传改良与种质创新团队在Plant Journal在线发表了题为“TaFDL2-1A confers drought stress tolerance by promoting ABA biosynthesis, ABA responses, and ROS scavenging in transgenic wheat”的研究论文。该研究揭示TaFDL2-1A通过调控ABA生物合成、响应和ROS清除增强小麦的抗旱性。

研究发现，在小麦中过表达TaFDL2-1A增加气孔对干旱胁迫的敏感性和干旱条件下的内源ABA含量。遗传分析和转录调控分析表明，TaFDL2-1A 通过靶标ACGT 核心顺式元件直接与 TaRAB21s、TaNCED2s 的启动子片段结合并激活它们的表达，从而增强 ABA 响应和内源性 ABA 的积累。此外，TaFDL2-1A 以转录调控的方式促进 TaSOD1 和 TaGPx1-D 的表达以维持较高的 SOD 和 GPX 活性，从而加速干旱条件下小麦中 ROS 的清除，减轻ROS损伤。

图1 TaFDL2-1A直接靶标TaGPX1-D和TaSOD1基因启动子并促进二者表达

综上所述，TaFDL2-1A通过靶标ACGT核心顺式作用元件促进下游基因表达，正向调节 ABA 生物合成和ABA 响应促进气孔关闭、提高ROS代谢相关酶活性加快ROS清除，进而提高转基因小麦的干旱胁迫耐受性。本研究丰富了bZIP转录因子调控小麦抗旱性的分子机制，也为小麦抗旱育种提供了参考基因。

图2 TaFDL2-1A提高小麦抗旱性的工作模型

李学军教授为论文通讯作者，博士后王冰心、高级实验师李立群、硕士研究生刘明柳为论文共同第一作者，硕士生彭德、魏傲松、侯蓓元，博士生雷彦泓也参加了研究工作。旱区作物逆境生物学国家重点实验室黄雪玲博士在小麦的遗传转化过程中提供重要帮助。该研究得到陕西省农业协同创新与推广联盟重大项目、南阳小麦试验示范站专项资金及国家外国专家局111项目的支持。