土壤盐渍化是制约全球农业生产的主要逆境之一，对粮食安全和农业可持续发展构成了严重威胁。受气候变化与不合理灌溉影响，盐渍化面积逐年扩张。盐胁迫通过引发小麦地上部Na⁺过量积累、渗透胁迫及氧化损伤，导致籽粒品质下降与产量锐减。小麦作为全球种植最广的主粮作物，其对盐胁迫的敏感性相对较高，因此小麦耐盐性遗传改良研究尤为重要。
近日，西北农林科技大学作物抗逆与高效生产国家重点实验室康振生院士/毛虎德研究员课题组在Science Advances杂志发表了题为“TaGW2-TaVOZ1 module regulates wheat salt tolerance via both E3 ligase-dependent and -independent pathways”的研究论文，首次揭示了TaGW2的双重功能，即兼具E3泛素连接酶和转录抑制因子活性，阐明了TaGW2-TaVOZ1模块通过“泛素化降解”与“转录竞争”两种机制共同调控小麦耐盐性的分子机制，突破了此前对E3连接酶功能的单一认识，为耐盐高产小麦新品种培育提供了重要理论依据和基因资源。
该研究发现转录因子TaVOZ1是小麦耐盐性的正调控因子。过表达TaVOZ1可提高盐胁迫条件下小麦的产量和生物量，而沉默TaVOZ1则会削弱小麦耐盐性。进一步研究发现，TaVOZ1可通过转录激活逆境响应基因，特别是HKT1家族转运蛋白基因来减少地上部Na+积累。然而，RING型E3连接酶TaGW2能直接与TaVOZ1互作并介导其泛素化修饰，促进TaVOZ1通过泛素/26S蛋白酶体途径降解。过表达TaGW2会降低小麦耐盐性，而沉默或敲除TaGW2则能增强小麦对盐胁迫的耐受性。此外，该研究还发现TaGW2具有“月光功能”，即它能与TaVOZ1竞争性结合相同的DNA基序，抑制TaVOZ1对HKT1家族基因的转录激活作用，从而协同调控小麦耐盐性与产量。这项研究不仅揭示了TaGW2的多功能性，还阐明了TaGW2-TaVOZ1模块通过“泛素化降解”与“转录竞争”双重机制共同调控小麦耐盐性的分子机制，为小麦耐盐高产分子育种提供了重要理论依据和基因资源。
TaGW2-TaVOZ1模块通过泛素依赖及非依赖途径调控小麦耐盐性的分子机制
西北农林科技大学毛虎德研究员为论文通讯作者，博士后李淑敏，博士生张沛洇和硕士生王雪敏为该论文共同第一作者，康振生院士提供了重要支持和帮助。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省杰出青年科学基金等项目的资助。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw3985
编辑：郭超
终审：吴清华
