土壤盐渍化是影响我国乃至全球农业可持续发展的主要非生物胁迫之一。据统计，我国有超2亿亩盐碱荒(草)地，其中适宜开发的约4000万亩，另有约1亿亩低产能盐碱耕地。充分发掘农作物遗传资源的耐盐碱潜力、培育耐盐作物，可提升中低产盐碱地的产能、推进盐碱荒(草)地的开发利用，对保障国家粮食安全具有重要意义。已有研究表明，糖类生物合成的调控在植物适应盐碱环境过程中发挥重要作用，但相关分子机制还未得到充分阐明。
近日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国农业大学蒋才富教授团队题为“ZmGolS1 underlies natural variation of raffinose content and salt tolerance in maize”的研究论文。解析了ZmRR18-ZmGolS1模块通过促进棉子糖合成增强玉米耐盐性的分子机制，揭示了糖类生物合成调控与耐盐性之间的关系，为培育耐盐碱玉米品种提供重要基因资源。
该研究通过对1,000份玉米基因过表达材料进行耐盐性筛选，发现过表达半乳糖苷合成酶基因 ZmGolS1能够显著增加棉子糖积累，并有效缓解盐胁迫引起的玉米苗期生长抑制。 ZmGolS1表达水平受盐胁迫诱导，并且盐胁迫下B型响应调节因子ZmRR18能够结合 ZmGolS1启动子中的AATC元件，增加 ZmGolS1的表达，促进玉米耐盐。后续研究发现， ZmGolS1表达水平的自然变异与玉米自然群体中棉子糖含量和盐耐性显著相关。一个位于 ZmGolS1启动子中的SNP(SNP-302)改变了其与ZmRR18结合的能力，从而改变了盐胁迫下 ZmGolS1表达水平和棉子糖含量，进而导致不同玉米自交系耐盐性的差异。进一步研究发现，启动子中含有SNP-302A的 ZmGolS1为优异基因型，SNP-302A型 ZmGolS1启动子与ZmRR18具有更强的结合能力，导致盐胁迫下 ZmGolS1表达水平更高，棉子糖积累更多，进而增强耐盐性。这些结果表明SNP-302A型 ZmGolS1在耐盐玉米培育中具有良好的应用前景。
ZmRR18-ZmGolS1模块通过促进棉子糖合成增强玉米耐盐性
综上所述，该研究揭示了ZmRR18-ZmGolS1模块通过促进棉子糖合成增强玉米耐盐性的分子机制，为理解糖类生物合成与耐盐性之间的关系提供了重要见解，为培育耐盐碱玉米品种提供了重要的基因资源。
作者简介
中国农业大学植物抗逆高效全国重点实验室博士后梁晓燕、尹攀，已毕业博士生李芬溶为该论文共同第一作者，蒋才富教授和已毕业博士生曹一博(现为北京林业大学副教授)为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划-重点专项、国家自然科学基金、中国博士后面上基金等项目资助。
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