揭示柽柳盐旱胁迫耐受机制：基于三层基因调控网络的关键转录因子鉴定

为解决植物在盐旱胁迫下的生存难题，研究人员以柽柳(Tamarix hispida)为模型，通过构建三层基因调控网络(GRN)，鉴定出ThMYB67等关键转录因子(TFs)，并通过瞬时/稳定转化验证其功能。该研究为解析植物逆境响应机制提供了新视角，对作物抗逆育种具有重要指导意义。

　　

在气候变化加剧的背景下，盐碱化和干旱已成为威胁全球农业生产的重大环境问题。据统计，全球约20%的灌溉农田遭受盐渍化危害，而干旱更导致作物减产高达50%。面对这些挑战，植物进化出复杂的调控机制，其中转录因子(TFs)如同"分子开关"，通过调控下游基因表达来应对胁迫。然而，不同TF在调控网络中的层级关系和功能特异性仍不明确，这限制了作物抗逆遗传改良的精准设计。

辽宁师范大学的研究团队选择具有极强耐盐旱能力的木本植物柽柳(Tamarix hispida)作为研究对象，通过构建三层基因调控网络(GRN)，系统解析了其应对盐旱胁迫的分子机制。相关成果发表在《Plant Physiology and Biochemistry》上，为木本植物抗逆研究提供了重要理论依据。

研究采用多组学联用策略：通过盐(500 mM NaCl)和旱(35% PEG6000)胁迫处理获取时序转录组数据；运用偏相关系数算法构建包含2,139个(盐)和2,979个(旱)互作关系的GRN；结合ChIP-PCR(染色质免疫共沉淀PCR)和qRT-PCR(实时定量PCR)验证网络可靠性；采用瞬时转化(柽柳)和稳定转化(拟南芥)进行功能验证。

生理变化揭示胁迫响应动态
盐旱处理24小时后，柽柳电解质渗漏率增加2倍，MDA(丙二醛)含量升高4倍，ROS(活性氧)水平增长3倍，叶绿素含量显著降低。这些指标证实实验体系成功模拟了胁迫条件。

ABA信号通路的核心地位
在盐旱GRN中，ABA(脱落酸)信号相关基因分别占40%和38%，包括PYR/PYL受体、PP2C磷酸酶和SnRK2激酶等核心组分。这证实ABA是柽柳应对非生物胁迫的"中枢信号枢纽"。

三层GRN架构解析
研究发现GRN呈典型金字塔结构：第一层包含ThMYB67等11个(盐)和15个(旱)核心TFs；第二层为中间调控节点；第三层是执行胁迫响应的结构基因。值得注意的是，ThMYB67、ThWRKY4和ThLIM2是调控双胁迫响应的"共同上游开关"。

关键TF的功能验证
通过转基因实验证实：20个TFs的过表达显著提升柽柳抗逆性，其中8个在拟南芥中同样有效。特别发现ThMYC9(碱性螺旋-环-螺旋家族)、ThIDD2(INDETERMINATE DOMAIN蛋白)和ThMYB67(R2R3-MYB家族)能同时增强盐旱耐受性，电导率实验显示转基因株系电解质渗漏减少50%以上。

该研究首次绘制了柽柳盐旱胁迫的三层GRN图谱，揭示ABA信号通路的核心调控作用，并鉴定出ThMYB67等"多效性"转录因子。这些发现不仅深化了对木本植物逆境适应的认知，其构建的GRN预测模型更为作物抗逆分子育种提供了新靶点。特别值得注意的是，研究中发现的层级调控模式暗示植物可能通过"核心调控模块"的共享机制来协同应对多种胁迫，这为应对复杂气候挑战提供了重要理论启示。