土壤鹽堿化嚴重威脅作物生長發育，是限制我國乃至全世界農業可持續發展的重要非生物脅迫因素。實際生產中作物遭受的鹽堿脅迫是由鹽脅迫和堿脅迫共同引起的混合脅迫。盡管鹽堿脅迫對植物造成的損害比單純的鹽脅迫更為復雜和嚴重，人們對植物耐鹽堿脅迫的機制還知之甚少。番茄（Solanum lycopersicum）是世界范圍內最重要的園藝作物，同時也是重要的模式植物。栽培番茄是由野生番茄經過兩步進化而來：第一步從起源種醋栗番茄到過渡種櫻桃番茄，該過程被稱為馴化（domestication）；第二步從櫻桃番茄到大果栽培番茄，該過程被稱為改良（improvement）。由于栽培番茄起源種醋栗番茄及其它野生番茄主要分布在南美安第斯山脈的沿海灘涂、沙漠和丘陵等自然環境嚴酷的地區，因此番茄的祖先野生種具有極強的耐鹽堿能力。馴化導致栽培番茄遺傳多樣性的銳減和耐鹽能力的大幅度降低。因此，番茄也是研究作物鹽堿脅迫抗性進化機制的模式植物。

近日，Horticulture Research 在線發表了生命科學學院李傳友團隊A natural variation in SlSCaBP8promoter contributes to the loss of saline-alkaline tolerance during tomato improvement 的研究論文(doi.org/10.1093/hr/uhae055)。該研究發現，番茄鈣結合蛋白SlScaBP8(SOS3-like Calcium Binding Protein 8)的自然變異導致栽培番茄鹽堿脅迫抗性的衰退。

研究首先發現，番茄自然群體中醋栗番茄、櫻桃番茄和栽培番茄的鹽堿脅迫抗性逐步降低，說明鹽堿抗性在番茄的馴化和改良過程中發生衰退。對醋栗番茄LA1589與栽培番茄E6203漸滲系群體的鹽堿抗性進行篩選，發現漸滲系Pi-75比E6203具有更強的鹽堿抗性，該漸滲系包含鈣結合蛋白SlScaBP8位點。通過遺傳學和生化手段，證實SlScaBP8是鹽堿脅迫抗性的正調控因子。LA1589與Pi-75中鹽堿脅迫誘導SlScaBP8的表達水平顯著高于E6203，而氨基酸序列在醋栗番茄與栽培番茄之間沒有差異，這說明啟動子區的變異導致SlScaBP8表達水平的變化，這可能是醋栗番茄與栽培番茄鹽堿抗性差異的原因之一。通過群體基因組學分析，發現SlScaBP8在番茄改良過程中受到選擇。進一步分析發現，SlScaBP8啟動子區存在8個SNP和1個InDel，只有SNP7位于一個NAC類轉錄因子結合基序中。基于SNP7的單倍型分析發現，具有野生單倍型的自然群體材料鹽堿抗性顯著高于栽培單倍型的材料，野生單倍型材料中SlScaBP8的鹽堿誘導表達水平顯著高于栽培單倍型的表達水平。綜上所述，SlScaBP8啟動子區的自然變異，導致醋栗番茄和栽培番茄之間SlScaBP8鹽堿誘導表達水平的變化，進而導致其鹽堿抗性的差異。

圖1. SlScaBP8的自然變異導致栽培番茄鹽堿抗性的衰退

李傳友團隊博士生劉健，碩士生張弛、孫合堯，為該論文共同第一作者。陳謙教授和李傳友教授為共同通訊作者，孟憲文副教授和翟華偉副教授參與了該研究工作。該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、山東省良種工程、山東省重點研發計劃和山東省重大基礎研究項目的資助。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波