近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作團(tuán)隊(duì)易可可研究員課題組揭示了水楊酸合成調(diào)節(jié)水稻耐鹽抗旱機(jī)制，為進(jìn)一步研究水楊酸在作物適應(yīng)土壤逆境脅迫中的作用奠定了基礎(chǔ)。以“AIM1-dependent high basal salicylic acid accumulation modulates stomatal aperture in rice”為題發(fā)表在《新植物學(xué)家（New Phytologist）》上。

 

　　水楊酸是一種重要的植物激素，可調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育并廣泛參與各種脅迫響應(yīng)。植物中水楊酸主要通過(guò)異分支酸合成酶（ICS）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）兩條途徑合成。模式植物擬南芥含有較低本底水平的水楊酸，且脅迫誘導(dǎo)的水楊酸是通過(guò)ICS途徑合成的。水稻含有較高本底水平的水楊酸，其地上部水楊酸的含量幾乎是擬南芥的100倍。然而，水稻高本底水楊酸的合成機(jī)制尚不清楚。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)， OsAIM1 依賴的PAL途徑參與水稻根中水楊酸的合成。水稻地上部水楊酸的含量遠(yuǎn)高于根部，但地上部如何產(chǎn)生高本底水平的水楊酸及其生物學(xué)功能還知之甚少。

 

　　本研究結(jié)合代謝物分析、生理學(xué)和遺傳學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)水稻 OsAIM1 基因的功能缺失突變體地上部中水楊酸含量遠(yuǎn)低于野生型，導(dǎo)致水稻地上部溫度顯著低于野生型。該突變體地上部溫度降低的表型是由于其氣孔開(kāi)度增大、蒸騰作用增強(qiáng)造成的。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)， OsAIM1 和 OsWRKY45 基因功能缺失突變體中氣孔開(kāi)度增大、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中活性氧水平降低，外源添加H2O2能回復(fù)突變體的缺陷。而外源水楊酸處理能回復(fù) OsAIM1 功能缺失突變體中氣孔開(kāi)度和活性氧積累的缺陷，而不能回復(fù) OsWRKY45 功能缺失突變體的缺陷。表明水楊酸通過(guò) OsWRKY45 -活性氧路徑來(lái)調(diào)控氣孔的開(kāi)度。此外，這一調(diào)控路徑對(duì)水稻適應(yīng)土壤鹽和干旱脅迫起重要的作用。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所徐磊副研究員、趙紅玉博士后和天津農(nóng)學(xué)院王俊斌副教授為論文共同第一作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所易可可研究員、天津農(nóng)學(xué)院謝曉東教授和海南大學(xué)三亞南繁研究院、海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室羅杰教授為共同通訊作者。該研究得到了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18842