近日，園藝科學與工程學院鞏彪教授在《Plant Physiology》發表了“Genetic engineering of drought- and salt-tolerant tomato via Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductaseS-nitrosylation”的研究論文。揭示了一氧化氮（NO）通過S-亞硝基化修飾脯氨酸合成關鍵酶Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase（P5CR），增強番茄脯氨酸合成和鹽堿、干旱抗性的分子機制。并提出SlP5CRCys5遺傳位點在番茄耐鹽抗旱和節水農業中的潛在應用價值，為番茄抗逆生物育種提供新的遺傳改良靶點。

脯氨酸在增強植物耐鹽和抗旱中的作用早已知曉，但是植物感知逆境并調控脯氨酸合成的分子機制仍不清晰。干旱和鹽堿脅迫能夠刺激番茄胞內NO產生，通過激活脯氨酸合成關鍵基因SlP5CS1/2和SlP5CR的表達，以及提高P5CR酶的活性來促進脯氨酸合成。本研究發現，逆境誘導的NO能夠S-亞硝基化修飾SlP5CR的Cys5位點，通過提高SlP5CR與輔酶因子NAD(P)H的親和力，增強P5CR酶活性。S-亞硝基化修飾的SlP5CR能使番茄更高效地適應逆境中NAD(P)H的變化水平，促進SlP5CR活性和脯氨酸合成。我們通過Cys5位點的遺傳改良，創制了模擬SlP5CR的S-亞硝基化修飾的轉基因番茄（SlP5CRC5W），發現SlP5CRC5W植株在鹽堿和干旱栽培條件下表現出更好的生長特性和脅迫耐受性。這歸因于SlP5CRC5W植株具有更高的P5CR活性、脯氨酸合成能力、水分利用效率、活性氧清除和鈉解毒能力。綜上，本研究表明遺傳改造SlP5CR的Cys5位點能夠使番茄在干旱和鹽堿條件下表現出更好的生長狀態。本研究為番茄SlP5CR在耐鹽、抗旱生物育種中的應用提供了理論基礎。

圖1.機理模型

本研究得到了國家自然科學基金、泰山學者工程計劃、國家鹽堿地綜合利用技術創新中心揭榜掛帥項目和山東省青創團隊支持計劃的資助。

論文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiae156/7628149?login=true

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波