【科研进展】秦涛教授团队在多年生黑麦草抗旱耐盐机制解析方面取得重要进展

近期，学院秦涛教授团队分别在中科院1区TOP期刊Plant, Cell & Environment (原学校G2目录)和Horticultural Plant Journal期刊发表题为“NAC transcription factor LpNAC22 positively regulates drought tolerance in perennial ryegrass”和“An annexin protein LpANN5 enhances drought and salt stress tolerance in perennial ryegrass”的研究论文两篇。我院青年教师强治全老师为论文第一作者，秦涛教授为通讯作者。

多年生黑麦草是一种优良的禾本科冷季型草坪草，也是理想的畜牧牧草。然而，其产量和品质易受干旱和盐胁迫影响。因此，解析多年生黑麦草抗旱耐盐分子机制，可以为培育抗旱性和耐盐性强的黑麦草品种提供理论基础。

在题为“NAC transcription factor LpNAC22 positively regulates drought tolerance in perennial ryegrass”研究论文中，研究团队通过LpNAC22过表达和突变体植株表型分析发现，过表达LpNAC22提高了多年生黑麦草抗旱性，然而LpNAC22突变体植株对干旱胁迫更加敏感。进一步，研究团队通过DAP-seq、ChIP-qPCR、酵母单杂交、EMSA和荧光素酶报告基因等实验证明了LpNAC22直接调控关键抗逆基因LpLEA1和LpLEA2-1的转录。LEA家族作为植物中重要的抗逆蛋白，其主要通过维持胁迫条件下细胞膜的稳定性增强植物抗逆性。最后，研究团队通过亚细胞定位观察、植株表型分析和生理数据测定发现，LpLEA1和LpLEA2-1蛋白定位于细胞膜，过表达LpLEA1和LpLEA2-1能减轻细胞膜损伤，增强植株抗旱性。本研究证明了转录因子LpNAC22通过直接调控LEA家族基因LpLEA1和LpLEA2-1的表达来增强植物的抗旱性。

在题为“An annexin protein LpANN5 enhances drought and salt stress tolerance in perennial ryegrass”研究论文中，研究团队通过转录组等数据分析，鉴定到一个受干旱和盐胁迫诱导的膜联蛋白基因LpANN5。通过遗传材料表型分析发现，过表达LpANN5增强多年生黑麦草的抗旱性和耐盐性，LpANN5基因突变体对干旱胁迫和盐胁迫敏感。为了揭示LpANN5调控多年生黑麦草抗旱耐盐性的分子机制，研究团队通过胞内Ca2+信号测定、气孔运动分析、钙信号阻断剂处理等实验，证明LpANN5通过调控胞内钙信号调控多年生黑麦草抗旱性和耐盐性。本研究首次从多年生黑麦草中鉴定到一个编码膜联蛋白的基因LpANN5，并证明LpANN5通过调控胞内钙信号正调控多年生黑麦草抗旱性和耐盐性。

两篇研究论文揭示了调控多年生黑麦草抗旱性和耐盐性的新机制，为黑麦草等多年生禾本科牧草抗旱耐盐分子育种提供了重要的基因资源和理论依据。

以上研究获得国家自然基金-青年项目 (32301503)、深圳市基础研究项目(JCYJ20220530161404010)、广东省基础与应用基础研究基金 (2024A1515013076)、陕西省博士后科研项目 (2023BSHEDZZ127) 和西北农林科技大学博士启动费 (2452022126) 的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1111/pce.70022

https://doi.org/10.1016/j.hpj.2025.03.001