中国农大武维华/王毅组揭示玉米钙依赖型蛋白激酶调控玉米抗旱性

近日，中国农业大学植物生理学与生物化学国家重点实验室武维华、王毅教授团队在《Plant Biotechnology Journal》上发表了题为 “Two Calcium-Dependent Protein Kinases Enhance Maize Drought Tolerance by Activating Anion Channel ZmSLAC1 in Guard Cells” 的研究论文。该论文研究揭示了玉米钙依赖型蛋白激酶ZmCPK35和ZmCPK37通过调节玉米保卫细胞S型阴离子通道ZmSLAC1的通道活性从而调控玉米的抗旱性并影响干旱下的产量性状。

玉米是重要的粮食作物，整个生育期需水量极大。随着自然环境的变化，干旱胁迫成为影响玉米稳产和增产的重要制约因素之一。气孔是植物与外界环境进行水分和气体（CO2、O2）交换的门户。气孔开度的大小直接影响植物与环境水分及气体交换的速率。在干旱条件下，植物通过减小气孔开度以防止水分过度散失，从而更好地应对干旱胁迫。保卫细胞质膜上离子通道活性的调节在气孔运动调控及植物抗旱中发挥了重要作用。

ZmCPK35和ZmCPK37调控玉米的抗旱能力

本研究发现，S型阴离子通道基因ZmSLAC1特异地在玉米保卫细胞中表达，并参与调控干旱条件下气孔的关闭，其突变体zmslac1表现出干旱敏感表型。ZmCPK35和ZmCPK37也在玉米保卫细胞中表达，并能与ZmSLAC1在细胞质膜上互作，并调控其通道活性。在zmslac1和zmcpk37突变体的保卫细胞中，ABA激活的S型阴离子通道电流受到明显抑制，而过量表达ZmCPK35和ZmCPK37能够显著增强ABA激活的保卫细胞S型阴离子通道电流。田间实验表明，在干旱条件下ZmCPK35和ZmCPK37的过表达植株比对照材料具有明显的增产优势。这两个基因未来有可能用于玉米抗旱性的遗传改良。

ZmCPK35和ZmCPK37激活ZmSLAC1通道活性提高干旱条件下玉米产量

李希东博士和高永强博士为该论文的第一作者，王毅教授和陈丽梅副教授为通讯作者，武维华教授参与指导了该项研究。该研究使用的玉米转基因材料由中国农业大学作物功能基因组与分子育种研究中心提供。该研究得到国家自然科学基金（31921001，32025004）和北京高校高精尖学科建设项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13701