據聯合國糧農組織的調查數據顯示,目前全球有超過10億公頃的鹽漬化土壤因鹽堿程度過高而不能被有效利用,且不合理的施肥灌溉將會進一步加劇鹽堿地面積的擴張,土壤鹽漬化問題已經成為世界性難題。因此,通過培育耐鹽堿農作物,提高鹽漬化土地產能,是解決未來人類糧食安全和農業發展的重要途徑。鹽漬化土地分為中性pH的鹽地(富含氯化鈉和硫酸鈉)和高pH的蘇打鹽堿地(富含碳酸鈉和碳酸氫鈉,約占60%)。目前我們對于植物耐鹽性有較深入認識,但是對植物耐堿脅迫環境的認識嚴重不足。
番茄起源于南美洲,作為世界最重要的蔬菜作物之一,具有一定的耐鹽堿能力,經品種改良或栽培技術革新后,能在鹽堿環境下栽培。“順境出產量,逆境促品質”,適度鹽堿脅迫會增加番茄的糖分、有機酸和風味物質。雖然鹽堿地區番茄長勢弱、產量低,但是山東及我國其它鹽堿地區仍涌現出“堿地柿子”生產熱潮,利用鹽堿土壤生產高品質番茄,拉動消費者追尋兒時的番茄味兒。但目前番茄耐鹽堿基礎研究仍舊薄弱,優異種質和抗性基因利用率低,導致耐鹽堿育種技術滯后和栽培品種匱乏。
山東農業大學園藝科學與工程學院鞏彪教授團隊聯合北京大學現代農業研究院秦國臣研究員和楊長憲研究員團隊協同攻關,發現褪黑素能清除鹽堿脅迫下番茄根系產生的過量一氧化氮(NO),在蛋白質組層面降低亞硝基化修飾水平,本研究靶向耐鹽堿關鍵蛋白質膜H+-ATPase2(HA2),進一步揭示了褪黑素通過降低鹽堿脅迫下HA2的亞硝基化修飾增強其生理功能的分子機制,研究結果不僅闡明了番茄通過褪黑素減輕鹽堿脅迫下細胞硝化損傷及維持HA2功能的分子機理,還拓展了褪黑素在植物氧化還領域中新的功能和信號轉導調控途徑,該成果發表在學術期刊The Plant Cell雜志上。
山東農業大學史慶華、劉德瑞、周紫章教授在本研究工作中給予的幫助和指導!感謝國家自然科學基金、山東省泰山學者工程、山東農業大學“811”項目科研專項、國家鹽堿地綜合利用技術創新中心“揭榜掛帥”項目的資助。
編 輯:萬 千
審 核:賈 波