東北地理所在ALDH基因調(diào)控大豆耐低溫機制研究方面取得進展
大豆 (Glycine max(L.) Merr.)作為重要的經(jīng)濟作物，為人類提供優(yōu)質(zhì)的植物蛋白和油脂產(chǎn)品，同時也是動物飼料的重要來源。近年來，隨著國內(nèi)大豆需求的增加，大豆在黑龍江省北部種植區(qū)域逐漸擴大。全球氣候變化時常導(dǎo)致黑龍江省北部地區(qū)春季低溫，嚴重影響大豆出苗率和產(chǎn)量。因此，培育耐低溫大豆品種對于穩(wěn)定黑龍江省北部地區(qū)大豆產(chǎn)量至關(guān)重要。
在低溫環(huán)境下，植物細胞內(nèi)會積累大量活性氧(ROS)破壞細胞膜結(jié)構(gòu)與功能，導(dǎo)致水分代謝失衡，甚至使植株死亡。乙醛脫氫酶(ALDHs)能夠?qū)⑷┺D(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸類物質(zhì)，從而保護植物細胞膜免受活性氧損傷，并減輕其對植物造成的傷害。因此，通過提高大豆乙醛脫氫酶含量可以增強其對低溫脅迫的抵抗能力。
東北地理所農(nóng)田有害生物控制學(xué)科組孟凡立研究團隊將來自于花生ALDH家族的AhALDH2B6基因成功轉(zhuǎn)入大豆受體中，發(fā)現(xiàn)在大豆基因組中過表達AhALDH2B6可以顯著增加轉(zhuǎn)基因大豆的耐低溫能力(圖1);在生化方面，轉(zhuǎn)基因大豆表現(xiàn)出丙二醛(MDA)活性降低、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)含量增加的特點，這表明轉(zhuǎn)基因大豆具有更強的低溫耐受性。通過轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，AhALDH2B6基因參與調(diào)控苯丙烷代謝與合成相關(guān)途徑，影響植物發(fā)育，減少了低溫脅迫對轉(zhuǎn)基因大豆植株的損傷。該研究在大豆中成功實現(xiàn)了花生AhALDH2B6基因的表達，獲得了耐低溫的轉(zhuǎn)基因大豆材料，明確了過表達該基因提高大豆耐低溫能力的機理，為大豆耐低溫育種提供了理論依據(jù)和新思路。
圖1. 過表達AhALDH2B6基因提高大豆芽期和苗期低溫耐受性
研究成果近期以題為The Overexpression of Peanut (Arachis hypogaea L.) AhALDH2B6 in Soybean Enhances Cold Resistance 發(fā)表在生物學(xué)期刊《Plants (Basel)》(IF:4.658)上。孟凡立研究員為通訊作者，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生楊明宇為論文第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金(32172032)和黑龍江省杰出青年基金(JQ2023C008)項目聯(lián)合資助。
論文信息：Mingyu Yang, Yuhan Teng Tong Yue, Ziye Wang, Guanghui Feng, Jingwen Ruan, Shi Yan, Yuhong Zheng, Ling Zhang*, Qingshan Chen*, Fanli Meng*. The Overexpression of Peanut (Arachis hypogaea L.) AhALDH2B6 in Soybean Enhances Cold Resistance. Plants, 2023. 12(16), 2928.
論文鏈接：https://doi.org/10.3390/plants12162928
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