作物逆境生理和分子遗传改良研究团队针对作物育种缺乏高产和高抗关键基因等问题，围绕产量性状和抗逆性状关键基因挖掘及分子机制解析等研究方向，主要开展水稻、大豆产量和耐盐性相关基因克隆与功能分析、脂质信号调控避盐机理研究等工作。2024年度克隆水稻、大豆发育和耐盐相关基因4个，相关研究成果在Plant Cell、Plant Journal期刊发表SCI论文4篇。
团队负责人：章文华 教授，蒋明义 教授
一、 研究进展
为了挖掘水稻株型和产量调控关键基因，我们对前期使用60Co-γ射线辐射诱变产生的水稻突变体库进行筛选，鉴定到一份叶片卷曲、株高下降、抽穗期提前、穗粒数降低的突变体，因其细胞学特征是叶片横向连接脉缺失，故将其命名为cvd1(commissural vein deficient 1)。基因图位克隆与功能分析研究发现，cvd1的突变表型是由于BEL1-like homeodomain （BLH）转录因子家族基因OsBLH4 发生突变导致的；OsBLH4在水稻的胚芽、根、幼叶、叶鞘、伸长中的茎、节和穗中均有表达且在幼苗地上部表达量最高；OsBLH4所编码蛋白定位于细胞核中，具有转录抑制活性。进一步，通过DNA亲和纯化定量PCR（DAP-qPCR）、酵母单杂交（Y1H）、凝胶阻滞分析（EMSA）、双荧光素酶报告基因检测等实验证实OsBLH4能够直接与赤霉素2-氧化酶基因OsGA2OX1的启动子结合，并抑制该基因的转录。遗传学证据进一步证实OsBLH4通过抑制OsGA2OX1的表达，影响幼苗和穗部的活性赤霉素水平，从而参与水稻株高、穗粒数和抽穗期的调控。
通过对盐胁迫处理大豆GWAS和转录组分析，发掘到一个大豆耐氯毒关键基因GmNPF7.5。通过细胞生物学和电生理等相关技术研究表明， GmNFP7.5定位在细胞质膜，盐胁迫下具有较高的氯离子转运活性，促使细胞积累大量的氯离子并发生毒害。沉默该基因表达，能够显著提高大豆耐盐性，暗示该基因具有较高的应用价值。另外，研究发现GmPI4Kγ4能够磷酸化GmNPF7.5并抑制其氯离子转运活性，进而正调控大豆耐盐性。
克隆水稻B-box锌指转录因子OsBBX17，并明确了其在水稻研究胁迫中的作用。进一步发现水稻促分裂原活化蛋白激酶1（OsMPK1）通过磷酸化OsBBX17提高水稻盐碱胁迫耐性的机制。该研究结果发表在New Phytologist上。本实验室还揭示了水稻中蛋白磷酸酶OsPP47调节ABA信号传导中核心组分激酶SAPK8/9/10活性的的新途径。另外，在水稻ABA抗逆途径中还鉴定了一条新的MAPKKK28-MKK1-MPK1的信号转导途径。
二、科研产出
1. 发表SCI论文
[1]. Li, T., Zhang, S., Yao, S., Li, X., Jia, Q., Yuan, J., Zhang, W., Wang X., Zhang, Q. (2024). Nonspecific phospholipases C3 and C4 interact with PIN-FORMED2 to regulate growth and tropic responses in Arabidopsis. The Plant Cell, 36(6), 2310-2327.
[2]. Cao, C.J.,Guo S.Q., Deng, P., Yang, S.Y., Xu, J., Hu, T.F., Hu, Z.J., Chen, D., Zhang, H.S., Navea, I.P., Chin, J.H., Zhang, W.H., Jing, W. (2024). The BEL1-like homeodomain protein OsBLH4 regulates rice plant height, grain number, and heading date by repressing the expression of OsGA2ox1. Plant Journal, 119, 1369-1385.
[3]. Jiao, W., Lu, K.N., Wen, M.X., Mao, J.R., Ni, Z.F., Chen, Z.F, Wang, X.E, Song, Q.X., Yuan, J.Y. (2024). Ploidy variation induces butterfly effect on chromatin topology in wheat. Plant Journal, 119, 2450-2463.
[4]. Yu, Z.Y., Cui, B.F., Xiao, J., Jiao, W., Wang H.Y., Wang, Z.K., Sun. L., Song, Q.X., Yuan, J.Y. Wang, X.E. (2024). Dosage effect genes modulate grain development in synthesized Triticum durum-Haynaldia villosa allohexaploid. Journal of Genetics and Genomics, 51, 1089-1100
[5]. Yuan, J.Y. Cao, H.W., Qin, W.L., Yang, S.J., Zhang, D.W., Zhu, L., Song, H.L., Zhang, Q. (2024). Genomics and modern biotechnological approaches for improving crop salt tolerance. New Crops, Online
[6]. Shen, T#., Xu, F.J#., Chen, D., Yan, R.J, Wang, Q.W., Li, K.Y., Zhang, G., Ni, L*., Jiang, M.Y*. (2024). A B-box transcription factor OsBBX17 regulates saline-alkaline tolerance through the MAPK cascade pathway in rice. New Phytologist, 241: 2158-2175
[7]. Qin, C., Fan, X., Fang, Q., Yu, H., Ni, L., Jiang, M*. (2024). Abscisic acid-induced H2O2 production positively regulates the activity of SAPK8/9/10 through oxidation of the type one protein phosphatase OsPP47. New Phytologist, 244: 1345-1361
[8]. Ren, N., Zhang, G., Yang, X., Chen, J., Ni, L., Jiang, M*. (2024). MAPKKK28 functions upstream of the MKK1‐MPK1cascade to regulate abscisic acid responses in rice. Plant Cell & Environment, 47: 5140-5157
[9]. Qin, C.H., Fan, X., Fang, Q.Q., Ni, L., Jiang, M.Y*. (2024). The CBL-interacting protein kinase OsCIPK1 phosphorylated by SAPK10 positively regulates responses to ABA and osmotic stress in rice, The Crop Journal, 12: 364-374
[10]. Ji, E., Hu, S.B., Lu, Q.P., Zhang, M.Y., Jiang, M.Y*. (2024). Hydrogen peroxide positively regulates ABA signaling via oxidative modification of the C2H2-type zinc finger protein ZFP36 in rice. Plant Physiology and Biochemistry, 213: 108844
[11]. Zhang, G#., Ren, N#., Huang, L.P*., Shen, T., Chen, Y., Yang, Y., Huang, X.X., Jiang, M.Y*. (2024). Basic helix-loop-helix transcription factor OsbHLH110 positively regulates abscisic acid biosynthesis and salinity tolerance in rice. Plant Physiology and Biochemistry, 207: 108423
2. 获批专利
一种水稻耐盐相关基因 OsMSRFP 及其编码蛋白质和应用。授权专利号：ZL202210427921.0，完成人：章文华，肖龙云，井文，公告日：2024年2月9日。
