中国科学院遗传发育所解析水稻盐胁迫响应调控新机制

　　盐胁迫是限制植物生长和作物产量的主要非生物胁迫之一，全球盐渍土总面积约8亿公顷，危害粮食安全。水稻是我国重要的粮食作物，对盐胁迫敏感，解析水稻盐胁迫响应的分子机制，对于改良水稻耐盐性具有重要的科学意义。

 

　　IPA1（Ideal Plant Architecture 1）是此前中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队鉴定到的一个水稻株型调控的主效基因（Jiao et al., 2010），因其在调控水稻分蘖和籽粒大小方面的重要作用，被广泛用于高产水稻育种，但其参与水稻盐胁迫响应的机制并不清楚。近日，该团队通过对IPA1功能缺失突变体ipa1-10和功能获得型ipa1-3D的幼苗进行盐处理，发现IPA1负调控水稻的耐盐性，盐胁迫处理30分钟后IPA1的磷酸化水平升高但蛋白水平降低。为探究IPA1的上游调控因子，研究利用质谱技术系统分析了盐胁迫条件下IPA1的互作蛋白，鉴定到丝裂原活化蛋白激（MAPKs/MPKs）家族成员OsMPK4。进一步的实验表明，OsMPK4能够与IPA1发生蛋白相互作用，且在盐胁迫条件下，OsMPK4被激活并磷酸化IPA1的Thr180位点，从而促进IPA1的泛素化降解，降低IPA1的蛋白水平并最终提高水稻耐盐性。遗传结果表明，OsMPK4正调控水稻耐盐性并与IPA1在耐盐性调控上位于同一通路中。该项研究阐明了MPK4-IPA1模块调控水稻盐胁迫响应的分子机制， 揭示了植物生长和胁迫之间的信号交互，为创制高产耐盐水稻品种提供了新的分子机制与遗传资源。

 

　　7月5日，相关研究成果以OsMPK4 promotes phosphorylation and degradation of IPA1 in response to salt stress to confer salt tolerance in rice为题，在线发表在Journal of Genetics and Genomics（DOI：10.1016/j.jgg.2022.06.009）上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略先导科技专项、国家水稻产业技术体系等的支持。