東北地理所在ALDH基因調控大豆耐鹽堿機制研究方面取得進展
大豆 (Glycine max(L.) Merr.)作為一種重要的全球性的糧食作物，為人類提供優質的植物蛋白和油脂產品的同時，也是動物的飼料來源。由于中國人的飲食習慣，對大豆油及大豆制品的熱衷，使得對大豆的需求呈現逐年遞增趨勢，約80%的大豆需要進口。黑龍江省尚有可開發蘇打鹽堿地1500萬畝，培育耐蘇打鹽堿大豆品種，擴大大豆種植面積，提高大豆總產量，具有十分重要的意義。在植物抵抗鹽堿脅迫的過程中，會產生大量的醛類物質，破壞細胞結構，影響植物正常生長。乙醛脫氫酶(ALDHs)可將活性的醛類物質轉化成對應酸類物質，從而減輕其對植物造成的傷害。因此，可通過提高大豆乙醛脫氫酶含量增加大豆對鹽堿脅迫的抗性。
東北地理所農田有害生物控制學科組孟凡立研究團隊成員將來自于花生ALDH家族的AhALDH3H1基因成功轉入大豆受體中，發現在大豆基因組中過表達AhALDH3H1可以顯著增加轉基因大豆耐鹽堿能力(圖A-C)。轉錄組和代謝組分析表明，過表達AhALDH3H1一方面通過調控包括木葡聚糖內轉糖苷酶水解酶(XTH)和擴張蛋白(Expansin)在內的細胞壁組成成分相關的重要基因，減少了鹽堿脅迫對轉基因大豆植株損害。另一方面，在抵御脅迫的過程中產生的SOD、MDA和ALDH，通過ABC transporter轉運途徑被成功轉運，維持細胞穩態。本研究在大豆中過表達了花生的AhALDH3H1基因，獲得了耐蘇打鹽堿的轉基因大豆材料，明確了該基因過表達提高大豆耐鹽堿的機理，為大豆耐蘇打鹽堿育種提供理論依據及新的思路(圖D)。
研究成果近期以題為Overexpression of the aldehyde dehydrogenase AhALDH3H1 from Arachis hypogaea in soybean increases saline-alkali stress tolerance發表在國際知名SCI期刊《Frontiers in Plant Science》(IF:6.627)上。農田有害生物控制學科組孟凡立研究員為通訊作者，東北農業大學聯合培養博士研究生曹英雪和王晶為論文第一作者。該研究得到國家自然科學基金(32172032)、黑龍江省自然基金(TD2022C003)、吉林省科學技術發展項目(20220402059GH)和國家項目(CARS-04)聯合資助。
論文信息：Cao Y, Wang J, Zhao S, Fang Q, Ruan J, Li S, Liu T, Qi Y, Zhang L, Zhang X and Meng F*. Overexpression of the aldehyde dehydrogenase AhALDH3H1 from Arachis hypogaea in soybean increases saline-alkali stress tolerance. Front. Plant Sci. 2023.1165384
文章鏈接：https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1165384
圖1. 過表達AhALDH3H1基因提高大豆芽期和苗期鹽堿耐受性
圖2. 過表達AhALDH3H1基因提高大豆耐鹽堿的分子機制圖
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