中科院遗传发育所张劲松研究组发现大豆耐盐新机制
转自BioArt植物
盐碱、干旱等非生物胁迫是制约农业生产的主要环境因素。这些胁迫环境不利于作物生长，造成减产甚至导致植物死亡。大豆是重要的农作物，其需求80%以上需进口。如果能提高大豆的耐盐能力，一方面有助于增强大豆对灾害的抵抗能力，另一方面也可以利用低盐碱化的土地，增加大豆种植面积，提高产量。
近日，中科院遗传发育所张劲松研究团队在Plant Bitotechnology Journal发表了题为Nuclear factor Y subunit GmNFYA competes with GmHDA13 for interaction with GmFVE to positively regulate salt tolerance in soybean的研究论文。该研究发现了一个核因子Y（Nuclear factor Y）复合体的成员GmNFYA，该蛋白参与了组蛋白乙酰化修饰的调控，进而促进下游耐盐基因表达，从而提高大豆的耐盐能力。
在各种大豆品种之间，GmNFYA基因的编码区并没有差异。无论是栽培大豆还是野生大豆，当它们受到盐胁迫时，GmNFYA基因的表达量都会显著的提高，暗示大豆的盐胁迫应答与这个基因的表达量密切有关。在栽培大豆品种JACK中过量表达GmNFYA基因，可以显著的提高转基因大豆的抗盐能力。
深入研究发现，GmNFYA蛋白能与组蛋白去乙酰化酶复合体的组分FVE相互作用，而FVE可与HDA13 (histone deacetylases)互作。GmNFYA可与HDA13竞争结合FVE蛋白。降低FVE和HDA13基因表达量能提高大豆植株的耐盐能力。推测通常条件下，FVE/HDA13复合体对组蛋白H3K9进行去乙酰化修饰，使得附近的耐盐基因被"关闭"。盐胁迫后，GmNFYA积累并与HDA13竞争性结合FVE，释放HDA13，从而有利于保持附近组蛋白H3K9的乙酰化状态，激活下游耐盐基因表达，提高大豆耐盐性。
进一步分析鉴定了一个GmNFYA启动子优异单倍型I，盐胁迫下该单倍型基因受到GmNFYA蛋白的显著激活，因而可在将来育种实践中对该单倍型进行选择。
这项研究揭示了大豆GmNFYA通过调控组蛋白乙酰化提高耐盐性的机制，对于大豆耐逆育种具有重要借鉴和潜在应用价值。
图：GmNFYA提高转基因大豆耐盐性及作用机制 。上图：JACK为对照品种， Null为转基因大豆后代分离出的阴性植株。OE-3、OE-6、OE-8和OE-36为稳定的GmNFYA过表达转基因大豆纯合株系。下图：GmNFYA提高大豆耐盐性工作模型。通常情况下，GmHDA13与GmFVE互作使组蛋白去乙酰化，抑制耐盐基因表达。盐胁迫下，GmNFYA积累并与GmHDA13竞争性结合GmFVE，解除GmHDA13的去乙酰化作用，从而维持组蛋白乙酰化激活耐盐基因表达，提高大豆耐盐性。
