ClaDREB14通过调控ClaPOD6表达增强西瓜耐盐性的分子机制研究

推荐：为解决西瓜耐盐性差导致的产量下降问题，研究人员对西瓜DREB转录因子家族进行全基因组分析，发现ClaDREB14通过结合ACCGAC顺式元件激活ClaPOD6表达，显著提高POD/SOD/CAT活性并降低MDA含量，为西瓜抗逆育种提供新靶点。

　　

西瓜作为全球重要的经济作物，对盐胁迫高度敏感，土壤盐渍化导致其幼苗期生长受抑，产量损失可达30%以上。随着设施农业的发展，土壤次生盐渍化问题日益严重，培育耐盐品种成为解决这一问题的关键。然而，西瓜中调控盐胁迫响应的关键基因及其分子机制尚不明确，特别是脱水响应元件结合蛋白(DREB)家族在西瓜中的功能研究几乎空白。

中国农业科学院郑州果树研究所等团队在《Horticultural Plant Journal》发表的研究，首次在西瓜全基因组水平鉴定出57个ClaDREB基因，通过系统进化分析将其分为6个亚组。研究发现亚组II成员ClaDREB14在盐胁迫下表达显著上调，通过构建过表达和CRISPR/Cas9基因编辑株系，结合生理指标检测和分子互作验证，揭示了ClaDREB14通过结合ClaPOD6启动子的ACCGAC元件增强抗氧化酶活性的新机制。

研究采用全基因组生物信息学分析、qRT-PCR表达谱检测、农杆菌介导的遗传转化、双荧光素酶报告系统、电泳迁移率实验(EMSA)等技术，以耐盐品种'Zhongshihong'和盐敏感品种'PI186489'为材料，解析了ClaDREB14的功能。

3.1 西瓜DREB家族鉴定
通过HMMER和BLAST筛选，鉴定出57个ClaDREB成员，分子量15.29-46.38 kD，其中31个定位于细胞核。

3.2 系统进化分析
与拟南芥DREB蛋白构建系统进化树，将ClaDREB分为6个亚组，亚组II和IV成员最多（各17个），亚组III仅1个成员。

3.3 基因结构与保守基序
发现亚组II成员均含1-2个内含子，且含有特有的motif 5/6/8/10，提示该亚组功能特异性。

3.7 盐胁迫响应分析
盐处理下，ClaDREB14在耐盐品种中表达上调9.01倍，在敏感品种中上调4.38倍，响应最为显著。

3.8 功能验证
亚细胞定位显示ClaDREB14定位于细胞核。过表达株系OE1/OE3的POD活性提高2.1倍，SOD活性提高1.8倍，MDA含量降低42%，而基因编辑株系dreb14-1/dreb14-2呈现相反表型。

3.9 分子机制解析
通过双荧光素酶报告系统和EMSA实验证实ClaDREB14直接结合ClaPOD6启动子的ACCGAC元件，激活其表达。

该研究首次系统阐明了西瓜DREB家族的特征，发现ClaDREB14通过"转录因子-顺式元件-靶基因"的调控级联增强抗氧化能力，为西瓜耐盐分子育种提供了理论依据。研究采用的瞬时转化根系功能验证体系，为葫芦科作物基因功能研究提供了新技术路径。值得注意的是，ClaDREB14对DRE元件的识别不依赖第19位谷氨酸(E)的保守性，这与拟南芥DREB1A的研究结论形成有趣对比，暗示不同物种中DREB蛋白可能存在差异化的DNA结合机制。未来可进一步探索ClaDREB14调控的其他下游靶基因网络，以及其与ABA等激素信号的交叉对话机制。