摘要
盐度是一种主要的非生物胁迫因素，会显著影响大豆的生长和产量。尽管茉莉酸（JA）已被确认为植物抵御盐胁迫的关键调节因子，但负责启动JA生物合成的脂氧合酶（LOX）基因的精确功能仍不明确。本研究对大豆的LOX基因家族进行了全面的基因组分析，并对GmLOX6进行了详细的功能研究。亚细胞定位显示GmLOX6定位于叶绿体中，酶学实验表明它是一种13-LOX酶，对α-亚麻酸具有很强的亲和力。为了阐明其在盐胁迫下的作用，我们构建了过表达和CRISPR/Cas9介导的敲除大豆品系。表型和分子研究表明，GmLOX6在盐胁迫下促进JA的产生，从而增加了JA的积累。JA水平的升高与多种生理适应机制相关，包括激活抗氧化酶以清除活性氧（ROS），增强Na+的排出以维持离子平衡，以及提高膜稳定性。此外，GmRWP-RK11被鉴定为GmLOX6的转录抑制因子。通过CRISPR/Cas9破坏GmRWP-RK11的功能后，大豆的耐盐性得到提高，进一步证实了其负调控作用。这些发现揭示了一个新的调控机制：GmLOX6介导的JA生物合成通过调节ROS平衡和Na+转运来增强大豆的耐盐性。这些见解为理解JA驱动的大豆胁迫适应机制提供了更深入的认识。
引言
土壤盐碱化已成为一个亟需关注的农业和生态挑战，影响了地球上近7%的陆地面积和大约三分之一的灌溉农田，严重限制了植物生产力（Chele等人，2021；Shabala，2013）。大豆（Glycine max）是一种高价值的重要双子叶作物，也是蛋白质和油脂的主要来源（Kou等人，2022），对盐胁迫非常敏感，在盐碱条件下产量会大幅下降。由于预计到2050年全球食物需求将增加70–110%以满足人口增长（Tilman等人，2011），因此提高大豆的耐盐性成为保障粮食安全的关键目标。
盐胁迫通过离子毒性、渗透压胁迫以及由于Na+过量积累导致的氧化损伤，对大豆产生多方面的生理和生化影响（Yang & Guo，2018）。钠从根部向叶片的转运会进一步干扰光合作用并加速产量损失（Rasheed等人，2022; Xu等人，2023）。为了应对这些挑战，大豆植物采用了多种适应策略。主要的防御机制包括激活抗氧化系统，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）等酶类，以及抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）等分子（Ahmad等人，2010; Foyer & Noctor，2011）。例如，过表达GmMYB46可以通过上调抗氧化相关基因的转录本来增强耐盐性和耐碱性（Liu等人，2021）。另一个重要的适应反应是维持细胞内离子平衡。诸如GmSOS1、GmCHX1和GmNHX1等基因通过促进Na+的外排或液泡隔离来实现离子平衡（Chen等人，2015; Jia等人，2021; Sun等人，2019; Zhang, Cao等人，2022; Zhang, Ng等人，2022）。这些过程由转录因子（TFs）和激素信号网络协调，共同精细调节胁迫适应（Feng等人，2023; Zhao等人，2019）。尽管取得了这些进展，大豆耐盐性的调控机制仍不完全清楚。
茉莉酸（JA）信号通路最近被认定为植物适应盐碱、干旱和极端温度的关键调节因子（Zhang等人，2017）。在多个物种中，包括玉米（Shahzad等人，2015）和拟南芥（Arabidopsis thaliana（Prerostova等人，2017），内源JA水平的升高与耐盐性的提高有关。例如，在水稻中，JA相关蛋白OsJAZ9通过与转录因子OsbHLH062的相互作用来增强耐盐性。
