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東北地理所在A(yíng)LDH基因調控大豆耐低溫機制研究方面取得進(jìn)展

文章來(lái)源:東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所    |    發(fā)布時(shí)間:2023-08-22    |    【放大】 【縮小】  |  【打印】 【關(guān)閉

  大豆 (Glycine max(L.) Merr.)作為重要的經(jīng)濟作物,為人類(lèi)提供優(yōu)質(zhì)的植物蛋白和油脂產(chǎn)品,同時(shí)也是動(dòng)物飼料的重要來(lái)源。近年來(lái),隨著(zhù)國內大豆需求的增加,大豆在黑龍江省北部種植區域逐漸擴大。全球氣候變化時(shí)常導致黑龍江省北部地區春季低溫,嚴重影響大豆出苗率和產(chǎn)量。因此,培育耐低溫大豆品種對于穩定黑龍江省北部地區大豆產(chǎn)量至關(guān)重要。

  在低溫環(huán)境下,植物細胞內會(huì )積累大量活性氧(ROS)破壞細胞膜結構與功能,導致水分代謝失衡,甚至使植株死亡。乙醛脫氫酶(ALDHs)能夠將醛轉化為相應的酸類(lèi)物質(zhì),從而保護植物細胞膜免受活性氧損傷,并減輕其對植物造成的傷害。因此,通過(guò)提高大豆乙醛脫氫酶含量可以增強其對低溫脅迫的抵抗能力。

  東北地理所農田有害生物控制學(xué)科組孟凡立研究團隊將來(lái)自于花生ALDH家族的AhALDH2B6基因成功轉入大豆受體中,發(fā)現在大豆基因組中過(guò)表達AhALDH2B6可以顯著(zhù)增加轉基因大豆的耐低溫能力(圖1);在生化方面,轉基因大豆表現出丙二醛(MDA)活性降低、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)含量增加的特點(diǎn),這表明轉基因大豆具有更強的低溫耐受性。通過(guò)轉錄組分析發(fā)現,AhALDH2B6基因參與調控苯丙烷代謝與合成相關(guān)途徑,影響植物發(fā)育,減少了低溫脅迫對轉基因大豆植株的損傷。該研究在大豆中成功實(shí)現了花生AhALDH2B6基因的表達,獲得了耐低溫的轉基因大豆材料,明確了過(guò)表達該基因提高大豆耐低溫能力的機理,為大豆耐低溫育種提供了理論依據和新思路。

圖1. 過(guò)表達AhALDH2B6基因提高大豆芽期和苗期低溫耐受性

  研究成果近期以題為T(mén)he Overexpression of Peanut (Arachis hypogaea L.) AhALDH2B6 in Soybean Enhances Cold Resistance 發(fā)表在生物學(xué)期刊《Plants (Basel)》(IF:4.658)上。孟凡立研究員為通訊作者,東北農業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養博士研究生楊明宇為論文第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金(32172032)和黑龍江省杰出青年基金(JQ2023C008)項目聯(lián)合資助。

  論文信息:Mingyu Yang, Yuhan Teng Tong Yue, Ziye Wang, Guanghui Feng, Jingwen Ruan, Shi Yan, Yuhong Zheng, Ling Zhang*, Qingshan Chen*, Fanli Meng*. The Overexpression of Peanut (Arachis hypogaea L.) AhALDH2B6 in Soybean Enhances Cold Resistance. Plants, 2023. 12(16), 2928.

  論文鏈接:https://doi.org/10.3390/plants12162928