近日,中國農業科學院煙草研究所煙草功能基因組創新團隊揭示了煙草中類鈣調磷酸酶B亞基蛋白NtCBL5過表達提高煙葉鹽敏感性、導致葉片出現壞死表型的生理機制。相關研究成果在線發表在國際植物學權威期刊《植物科學前沿(Frontiers in Plant Science)》(植物科學1區Top期刊,影響因子5.753)上。
CBL家族作為植物中特有的鈣感受器,通過與下游互作蛋白激酶CIPK家族成員形成復雜的CBL-CIPK信號網絡,參與植物的逆境脅迫響應過程。煙草生命周期長,生長過程中往往遭遇多種生物或非生物逆境,造成煙葉減產或品質下降。但目前,CBL基因在煙草自身物種中的生物學功能尚無報道。
該研究發現,過表達煙草NtCBL5A提高了葉片對Na+而非Cl-的敏感性,葉片活性氧水平升高,導致引起煙葉在鹽脅迫下出現壞死反應。進一步研究表明,鹽脅迫下NtCBL5A過表達導致煙草葉片的調控免疫應答、光合作用和陽離子穩態相關的基因表達水平發生明顯變化。推測該基因通過干擾煙葉正常的光合作用、免疫反應和Na+區域化,提高了葉片對Na+的敏感性,最終導致葉片出現壞死。
該研究首次報道了煙草CBL家族成員參與調控煙草逆境脅迫響應的生理機制,為煙草及其他作物的逆境抗性改良提供了新的基因靶點,也為煙草的新功能開發和鹽堿地利用提供了新思路。
中國農業科學院煙草研究所—荷蘭瓦赫寧根大學聯合培養博士研究生毛靜靜為論文第一作者,煙草所王倩副研究員和劉好寶研究員為論文共同通訊作者,劉貫山研究員、孫玉合研究員、瓦赫寧根大學植物育種中心C. Gerard van der Linden博士、Yuling Bai教授和Richard G.F. Visser教授也參與了該工作。該研究受到煙草基因組計劃重大專項、中國農業科學院科技創新工程、中國農業科學院基本科研業務費、國家留學基金委、中國農業科學院與瓦赫寧根大學合作培養博士項目和煙草所國際合作基金等項目資助。
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察