Hortic Res | 中国农科院郑州果树所在猕猴桃耐盐调控网络解析和抗性基因挖掘方面取...

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国内外猕猴桃栽培中所用砧木大多为美味猕猴桃的实生苗，对盐胁迫敏感。盐渍化土壤造成猕猴桃叶片缺铁性黄化，严重影响树体生长、果实产量和品质，这种现象在我国北方猕猴桃种植区尤其突出。选育抗性砧木是解决这一问题的根本举措。

近日，Horticulture Research 上线了（Advance Access）中国农业科学院“猕猴桃资源与育种”创新团队题为Comparative transcriptome and metabolome analysis reveal key regulatory defense networks and genes involved in enhanced salt tolerance of Actinidia (kiwifruit) 的研究论文。

课题组前期在组培、盆栽和大田（河南省新乡市黄河故道自然盐碱地）三种条件下，经过大量资源筛选和反复比较，从对萼猕猴桃中筛选出耐盐优系“ZMH”，其在盐碱地条件下生长旺盛，树势强劲，适应性强。同时开展了嫁接亲和性试验，该优系与美味猕猴桃和中华猕猴桃部分品种的亲和性良好，能够显著促进接穗主干增粗、提高果实单果重、增强环境适应性，是非常有应用前景的抗性砧木新品种。然而对该砧木在盐胁迫下的响应机制、调控通路和抗逆基因等还知之甚少。

本研究通过比较耐盐资源ZMH和盐敏感资源海沃德的转录组和代谢组数据，系统分析了二者对盐胁迫响应机制的差异，并挖掘重要调控基因。KEGG分析发现抗性砧木的差异基因主要富集在植物激素信号转导、甘氨酸代谢、丝氨酸\苏氨酸代谢、谷胱甘肽代谢和丙酮酸代谢通路；通过测定相关理化指标，并结合WGCNA分析，鉴定出5个与甘氨酸甜菜碱、丙酮酸、可溶性糖和谷胱甘肽生物合成相关的基因；从差异表达数目最多的MYB转录因子家族中挖掘到AvMYB2 基因，具有转录活性可激活下游靶基因的表达。代谢组数据分析发现盐胁迫下差异代谢物主要集中在黄酮类生物合成、丙酮酸代谢、苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等通路。转录组和代谢组共有的代谢通路包括丙酮酸代谢、苯丙氨酸代谢和谷胱甘肽代谢，对其中的丙酮酸代谢通路进行深入分析，首次明确丙酮酸生物合成过程是抗性砧木在盐胁迫下的重要能量来源。随后克隆了甘氨酸甜菜碱代谢通路的甜菜碱醛脱氢酶基因AvBADH，将其转入拟南芥和红阳猕猴桃中，证实该基因通过增强甜菜碱醛脱氢酶的活性、提高活性氧清除能力、积累更多的甜菜碱和脯氨酸、维持较低的Na⁺/K⁺比等调节机制，保持盐胁迫下植株的生长。

该研究系统比较了抗感猕猴桃材料对盐胁迫响应机制的差异，明确了丙酮酸代谢通路与植物的耐盐性存在密切关系，拓展了植物耐盐性研究的新方向；通过转基因手段证实甜菜碱醛脱氢酶基因AvBADH 的耐盐功能，解析了其调控机理，为猕猴桃的生物育种提供了新的基因资源。

图1 盐胁迫下抗感猕猴桃资源相关代谢通路及转录因子分析（A：脱落酸代谢通路；B：甘氨酸甜菜碱代谢通路；C：谷胱甘肽代谢通路；D：丙酮酸代谢通路；E：转录因子分析）

图2 对萼猕猴桃甜菜碱醛脱氢酶基因AvBADH 转红阳猕猴桃的功能验证

（A：转基因和对照红阳猕猴桃在盐胁迫下的表型；B：植株鲜重；C：SPAD值；D：甜菜碱醛脱氢酶BADH的活性；E：过氧化氢H₂O₂的含量）

中国农业科学院郑州果树研究所已毕业博士研究生Muhammad Abid（现就职于中国科学院庐山植物园）和在读博士研究生谷世超为论文共同第一作者，钟云鹏副研究员和方金豹研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了中国农业科学院科技创新工程、国家产业技术体系（柑橘）猕猴桃栽培技术岗位等项目的资助。

作者团队介绍

中国农业科学院“猕猴桃资源与育种”创新团队，主要从事猕猴桃种质资源收集、新品种培育和高效栽培技术等方面的研究。近年来在猕猴桃非生物逆境胁迫（寒、涝、盐等）抗性基因发掘与功能研究、溃疡病抗性基因发掘与功能研究、SNP 基因芯片开发与遗传图谱构建、果实色泽调控关键基因发掘与功能研究等方面取得一系列进展，相关成果发表在Horticulture Research、International Journal of Molecular Sciences、Frontiers in Plant Science、BMC Genomics 等期刊。

团队合照

文章链接：‍https://doi.org/10.1093/hr/uhac189‍
原创 钟云鹏 园艺研究

盖绍宾

能抗寒抗溃就好了

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