干旱、土壤次生盐渍化会引发植株萎蔫、光合受损、活性氧大量积累，最终造成产量损失。挖掘抗逆关键基因，解析其分子调控网络，对培育抗逆植株新品种具有重要现实意义。Vascular plant one-zinc-finger protein（VOZ）是植物特有的单锌指转录因子家族，在拟南芥中VOZ基因对干旱、盐胁迫存在功能分化，但是VOZ在葫芦科黄瓜中的生物学功能与调控网络有待挖掘。
近日，中国农业大学园艺学院高丽红教授团队在Plant Physiology在线发表题为CsVOZ2 enhances drought and salt tolerance by activating CsGalUR1 and CsGalUR2 expression in cucumber的研究论文，揭示了转录因子CsVOZ2介导抗坏血酸合成调控黄瓜耐盐耐旱的分子调控机制。
在本研究中，研究人员首先对CsVOZ2开展基因特征分析。进化分析显示CsVOZ2与拟南芥AtVOZ2亲缘关系最近；蛋白定位于细胞核与细胞质，Domain‑A结构域具备转录激活活性。RT‑qPCR与GUS染色结果表明，干旱、盐处理可显著诱导该基因表达。
为解析CsVOZ2生物学功能，研究人员利用CRISPR‑Cas9创制CsVOZ2敲除突变体CR#1和CR#2，通过种子萌发及幼苗生长试验，揭示了突变体对干旱、盐胁迫更为敏感。
为解析CsVOZ2的转录调控网络，研究整合DAP‑seq与转录组RNA‑seq数据，筛选锁定抗坏血酸通路合成关键基因CsGalUR1、CsGalUR2。酵母单杂交、双荧光素酶及EMSA实验证实，CsVOZ2可直接结合CsGalUR1/2启动子并激活其转录。敲除CsVOZ2突变体中CsGalUR1/2表达下调、内源AsA积累减少；VIGS沉默CsGalUR1/2后，黄瓜AsA含量下降并表现干旱盐敏感表型。
该研究提出工作模型：干旱、盐胁迫诱导CsVOZ2上调表达。一方面CsVOZ2直接激活CsGalUR1/2表达促进抗坏血酸合成，清除活性氧减轻氧化伤害；另一方面CsVOZ2正向调控ABA合成与气孔应答，促进气孔关闭减少水分散失，二者协同作用，共同赋予黄瓜耐盐耐旱能力。
综上所述，该研究解析了CsVOZ2‑CsGalUR1/2分子模块介导黄瓜抗旱耐盐的调控机制，为黄瓜抗逆遗传改良提供重要基因靶点，也为设施蔬菜抗逆育种提供理论基础与新思路。
中国农业大学园艺学院已毕业博士研究生李诗卉、王星怡和硕士研究生崔璐静为共同第一作者，高丽红教授和马斯副教授为论文通讯作者，田永强教授对本研究的开展给予了重要指导。同时感谢中国农业科学院蔬菜花卉研究所姚学辉博士、浙江大学刘欢研究员的技术指导和建议。该研究得到国家自然科学基金、北京市现代农业产业技术体系创新团队、中央高校基本科研业务费专项资金、宁夏重点研发计划等项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiag761
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