近期,我校生命科学学院吉林省植物资源科学与绿色生产重点实验室在“大豆乙烯核心模块平衡抗旱性与生长”方面取得重要进展,研究成果“EIN2L, EIL3, and EIL4 modulates drought resistance and growth by regulating stomatal movement in soybean”正式发表于《Plant, Cell & Environment》期刊(一区, Top, IF 7.228)。
大豆是全球重要的油料、粮食和饲料作物,然而干旱胁迫严重限制其产量和品质。气孔运动是植物调节水分流失的关键,植物激素乙烯在调节气孔运动中具有重要功能。本研究以通过CRISPR/Cas9构建的乙烯信号关键基因EIN2L/EIL3/EIL4三重突变体为实验材料,揭示其平衡抗旱性与生长的分子机制。突变体在正常条件下产量提升1.65倍且光合效率增高,但气孔对黑暗响应减弱,关闭延迟。分子机制表明:EIN2L、EIL3和EIL4构成了一个核心调控模块,介导黑暗/乙烯信号激活下游NO合成基因(NIA1/2)、ROS合成基因(RBOHD/F)及阴离子通道相关基因(SLAH1/3),促进气孔关闭;该模块同时通过正反馈乙烯的合成,并交叉调控ABA信号通路。干旱胁迫下突变体呈现高失水率与低存活率,证实该模块通过协调气孔运动平衡水分利用与光合产能,为抗旱高产育种提供新靶点。
吉林师范大学生命科学学院2022级硕士研究生班美含、吕强讲师、刘剑锋教授为该论文共同第一作者,程云清教授为该论文通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金(32172079)资助。近年来,我校生命科学学院程云清教授团队在大豆乙烯信号领域取得多方面进展,相关成果陆续发表于Sci. Hort. (2024,323,112449;2023,309,111679)、Front. Plant Sci. (2021,12,766548;2019,10,1465)、Tree Genet. Genomes (2019,15,21)、BMC Plant Biol. (2018,18,84)等本领域权威期刊。
撰稿:吕强;初审:杨一;复审:朴京培;终审:穆永光