南京农业大学李艳教授团队揭示野生大豆耐盐基因GsERD15B优异等位变异的功能学术资讯

来源：植物科学最前沿

近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了南京农业大学农学院、作物遗传与种质创新国家重点实验室、国家大豆改良中心创新团队的最新研究成果“Natural variation in the promoter of GsERD15B affects salt tolerance in soybean”。该研究从野生大豆种质资源中鉴定到一个耐盐基因GsERD15B，在盐胁迫下，该基因启动子的7-bp缺失提高了其自身的表达量，并诱导与脱落酸信号传导、脯氨酸合成、离子转运等相关基因对盐胁迫的响应，从而增强大豆的耐盐性。

盐胁迫是影响作物产量的主要非生物因素之一，而盐碱地面积逐年增加，威胁粮食安全。大豆是植物油、蛋白和饲料的主要来源，但其平均耐盐性比其它作物低。栽培大豆(Glycine max)从野生大豆(G. soja)驯化而来，遗传多样性显著降低。因此，对野生大豆种质资源进行耐盐基因的发掘和利用具有重要意义。

本研究从野生大豆种质资源中鉴定出34份耐盐材料，通过全基因组关联分析结合序列变异和基因表达比较，发现GsERD15B（Early Responsive to Dehydration 15B）启动子区域的7-bp插入/缺失（InDel）与耐盐性显著关联，自然变异形成的Hap2单倍型比Hap1单倍型更耐盐（图1）。

图1. 耐盐极端材料中GsERD15B基因的单倍型与盐诱导的相对表达水平分析

GsERD15B编码一个具有转录激活功能的蛋白，包含一个PAM2结构域，介导其与PABs蛋白互作。进一步利用大豆发状根遗传转化体系和启动子：LUC实验，验证了GsERD15B启动子7-bp的缺失（Hap2单倍型）提高了盐胁迫下GsERD15B的表达量，并诱导耐逆相关基因GmABI1、GmABI2、GmbZIP1、GmP5CS、GmCAT4、GmPIP1:6、GmMYB84和GmSOS1对盐胁迫的响应，从而增强了大豆的耐盐性（图2）。

图2. GsERD15B基因两种单倍型的功能分析

综上所述，GsERD15B启动子的自然变异影响了大豆的耐盐性，过表达GsERD15B可通过增加脱落酸信号转导、脯氨酸含量、过氧化氢-过氧化物酶含量、脱水反应和阳离子转运等相关基因的表达量来增强大豆的耐盐性。根据GsERD15B启动子序列变异开发的dCAPS标记，为分子标记辅助选择含GsERD15B优异等位基因的大豆材料提供依据。

南京农业大学博士后靳婷为本文第一作者，李艳教授为通讯作者，盖钧镒院士为本研究提供了宝贵的大豆种质资源、高密度分子标记和无私帮助。该研究得到国家农作物育种重点研发计划、教育部创新团队等项目的资助。

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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