沙柳镁依赖性磷酸酶1(SpsMDP1)与WRKY53-PP2C80模块协同调控ROS清除增强植物耐盐性的分子机制

为解决植物盐胁迫下活性氧(ROS)积累导致的氧化损伤问题，中国林业科学研究院团队揭示了沙柳(Salix psammophila)中HAD家族成员SpsMDP1通过与转录因子SpsWRKY53和蛋白磷酸酶SpsPP2C80形成调控模块，通过增强抗氧化酶活性提升耐盐性的新机制。该研究为木本植物抗逆育种提供了关键靶点。

　　

研究背景
全球约2%的耕地因盐渍化导致作物减产，而我国北方荒漠化地区尤为严重。盐胁迫会引发植物细胞内活性氧(ROS)爆发，造成氧化损伤和生长抑制。沙柳作为荒漠先锋灌木，其耐盐机制对生态修复具有重要意义。尽管已知HAD(haloacid dehalogenase-like hydrolase)超家族参与胁迫响应，但成员SpsMDP1在盐胁迫中的功能及其调控网络仍属空白。

中国林业科学研究院团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，通过多组学技术揭示了SpsMDP1-SpsWRKY53-SpsPP2C80分子模块的工作机制。该研究首次阐明沙柳通过三重调控网络增强ROS清除能力的分子路径，为木本植物抗逆育种提供了新策略。

关键技术方法
研究采用沙柳盐胁迫转录组数据筛选靶基因，通过拟南芥(Arabidopsis)和84K杨(Populus alba × P. glandulosa)转基因体系验证功能。运用酵母双杂交(Y2H)、免疫共沉淀(Co-IP)、双分子荧光互补(BiFC)和荧光素酶互补实验验证蛋白互作，通过酵母单杂交(Y1H)和电泳迁移率实验(EMSA)鉴定转录调控关系。

研究结果

1. SpsMDP1的鉴定与功能验证
   系统发育分析显示SpsMDP1与拟南芥AtHAD5同源度达65%，具有典型DxD/T/S/K/R/E-DD保守 motifs。盐胁迫下SpsMDP1表达显著上调，转基因植株表现出更高的过氧化物酶活性和木质部发育增强。

2. SpsWRKY53的转录调控机制
   通过启动子分析发现W-box顺式元件，Y1H和EMSA证实SpsWRKY53可直接结合该位点激活表达。过表达SpsWRKY53植株的抗氧化酶(如SOD、POD)活性提升2-3倍。

3. SpsPP2C80的互作网络
   Y2H和BiFC证明SpsPP2C80与SpsMDP1存在物理互作，该互作可能通过调节ABA信号通路中SnRK2s的磷酸化状态影响胁迫响应。

结论与意义
研究构建了"SpsWRKY53→SpsMDP1←SpsPP2C80"的分子模块模型：SpsWRKY53通过W-box激活SpsMDP1转录，其编码的镁依赖性磷酸酶与SpsPP2C80协同增强ROS清除能力。该发现不仅揭示了HAD家族在木本植物盐胁迫中的新功能，还为多基因协同育种提供了理论依据。研究获得的转基因杨树材料在200mM NaCl处理下生物量提高40%，对荒漠化治理具有潜在应用价值。