近日，山东大学生命科学学院、植物发育与环境适应生物学教育部重点实验室向凤宁教授团队揭示盐胁迫次级信号H2O2参与的转录因子氧化修饰调控大豆耐盐性的新机制，在大豆耐盐调控机制及其种质创新上取得重要进展。相关研究成果以“H2O2- dependent oxidation of the transcription factor GmNTL1 promotes salt tolerance in soybean”为题发表于植物学领域顶级期刊The Plant Cell上。该文章以山东大学为第一作者和唯一通讯作者单位，博士生张文晓为论文第一作者，向凤宁教授为通讯作者。
大豆作为我国战略性经济作物，其产量及种植面积受到土壤盐碱化的限制。已知活性氧（ROS）是植物逆境胁迫响应途径中的关键信号分子，其通过对蛋白质进行氧化修饰来调控植物生长发育。因此，发现植物中氧化信号的感受蛋白、解析氧化修饰蛋白的工作机制及其生物学功能是当前的研究热点。
NAC膜结合转录因子在调控生物及非生物胁迫中发挥着重要作用，然而其如何感知盐诱导的ROS信号介导其核质穿梭从而调控耐盐性的机制尚不清楚。
该研究团队前期研究发现，GmNTL1在H2O2处理下由内质网转移至细胞核，然而GmNTL1是如何感受H2O2信号？GmNTL1的膜释放如何被调控尚不清楚。该研究发现，在盐胁迫诱导下H2O2对GmNTL1蛋白第247位半胱氨酸进行氧化修饰，促进其从内质网膜上释放而转移到细胞核中，从而证明了GmNTL1通过氧化修饰感受盐胁迫次级信号H2O2。进一步研究发现，GmNTL1在盐胁迫下通过氧化修饰直接激活ROS合成关键酶基因GmRbohBs表达，增强ROS水平，形成了 Oxi-PTM GmNTL1-GmRbohBs的正反馈环，实现盐胁迫诱导的ROS信号的快速转化和放大，来促进大豆根伸长及盐胁迫耐受性。氧化后入核的GmNTL1直接激活下游靶基因离子通道蛋白基因GmNHX1和GmCHX1表达，降低了根部Na+积累，提高了大豆抗盐性。
该研究利用稳定遗传的核定位的过表达和RNAi大豆转基因株系，发现GmNTL1既促进根生长又提高植株盐胁迫耐受性。田间实验结果证明，过表达GmNTL1转基因大豆在低盐及高盐田地中的产量均优于对照。
A，B GmNTL1在150 mM NaCl和1 mMH2O2处理条件下亚细胞定位情况；C-G在低盐地和高盐地下过表达GmNTL1提高植株的耐盐性
综上表明，盐诱导的H2O2对GmNTL1半胱氨酸的翻译后修饰改变了其亚细胞定位，增强了其转录激活下游靶基因表达的能力，从而提高了大豆的耐盐性。
GmNTL1在盐胁迫条件下的工作模型
该研究得到了国家重点研发计划、山东省-国家自然科学联合基金、山东省重点研发计划等项目资助。该工作得到了山东大学白明义教授、比利时根特大学Frank Van Breusegem教授和黄晶晶博士后的帮助和指导。向凤宁教授课题组多年从事大豆抗旱/耐盐碱关键基因发掘及其应用研究，发现了多个可用于我国大豆抗旱/耐盐性改良的靶点基因（The Plant Cell，2019；Plant Physiology，2016等），为大豆耐逆分子育种提供了潜在的新基因源。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad250
