面对日益严峻的土壤盐碱化问题，从极端耐盐植物中寻找并利用其耐盐基因，是提升作物生产力的关键突破口。海滨雀稗(Paspalum vaginatum)正是这样一种理想的研究材料。它不仅是能在高盐环境中生存的“抗盐先锋”，其作为禾本科植物的身份，赋予了它独特的优势：它所携带的优异耐盐基因，因与水稻、玉米等主粮作物亲缘关系较近，而具有巨大的应用潜力，是改良禾本科作物的宝贵基因资源库。WRKY转录因子家族是植物响应逆境胁迫的核心调控因子。本研究聚焦于海滨雀稗的WRKY基因家族，旨在揭示其独特的耐盐调控网络，从而为禾本科作物的耐盐育种提供新的靶点和策略。
2025年6月，《Grass Research》 在线发表了青岛农业大学草业学院吴雪莉副教授团队题为“Genome-wide identification and expression analysis of WRKY transcription factor family members in seashore paspalum under salt stress”的研究论文。该研究首次对海滨雀稗中的WRKY转录因子基因家族进行了全基因组范围内的系统性鉴定和深入分析。
本研究利用生物信息学手段，在海滨雀稗的全基因组中精准识别出126个PvWRKY基因(图1)。通过系统进化、基因结构、蛋白理化性质、启动子顺式作用元件及染色体共线性分析，全面描绘了该基因家族的特征。结合盐胁迫处理下的转录组测序(RNA-seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术，研究揭示了PvWRKY基因在根、叶不同组织中响应盐胁迫的动态表达模式，并利用蛋白互作网络(PPI)预测了关键候选基因的潜在调控通路。
图1. 从海滨雀稗中鉴定的126种WRKY蛋白的系统发育聚类分析
研究发现，几乎所有PvWRKY基因的启动子区域都富含响应脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的元件，表明激素信号通路在调控其功能、介导耐盐性中发挥着至关重要的作用。转录组分析进一步揭示了其响应模式的组织特异性：例如，PvWRKY105、PvWRKY117和PvWRKY126主要在根系中长期胁迫下高表达，而PvWRKY84、PvWRKY58和PvWRKY90则是叶片中的主要响应者。
此外，通过蛋白互作网络预测，研究锁定了几个核心调控枢纽(图2)。例如，PvWRKY52被预测为MAPK信号通路的核心成员，与MKS1、MPK3/MPK4等关键激酶互作;而PvWRKY123则与ABA信号通路中的核心因子ABI4/ABI5紧密关联。这些发现为我们描绘了一幅清晰的调控蓝图：海滨雀稗可能正是通过这些关键的PvWRKY蛋白，整合了复杂的激素和细胞信号，从而精准调控下游基因，最终表现出超强的耐盐能力。这些发现为后续的功能验证和利用分子育种技术改良作物耐盐性提供了宝贵的基因资源和理论依据。
图2.基于拟南芥WRKY蛋白建立的PvWRKY蛋白之间的互作网络图
作者或研究团队介绍
青岛农业大学草业学院吴雪莉副教授担任通讯作者，草坪科学与工程专业2022级本科生武轩阳为第一作者。研究得到国家自然科学基金(32101423)、山东省自然科学基金(ZR2021MC066)和高校基本科研业务费专项资金(6631120002)资助。 |
