白杨PagWRKY11转录因子调控叶片形态建成与盐胁迫敏感性的分子机制

本研究针对84K白杨(Populus alba×P. glandulosa)中WRKY转录因子功能未知的科学问题，通过构建PagWRKY11过表达株系，发现该基因通过下调抗氧化酶基因表达导致H2 O2 和MDA积累，显著增强盐敏感性；同时调控叶片窄化、顶端分生组织形态改变等表型特征。研究首次揭示PagWRKY11通过W-box结合能力参与白杨形态建成与胁迫响应的双重调控机制，为林木抗逆育种提供新靶点。

　　

在气候变化加剧的背景下，土壤盐渍化已成为制约全球林木生长的重要环境胁迫因素。盐胁迫通过破坏光合作用、引发渗透压和离子失衡等机制抑制植物发育，而WRKY家族转录因子(TFs)作为植物应对胁迫的核心调控元件，其在不同物种中的功能多样性仍有待解析。东北林业大学的研究团队在《Phytochemistry》发表的研究，首次系统揭示了白杨PagWRKY11基因在叶片形态建成与盐胁迫响应中的双重调控作用。

研究采用基因克隆、过表达载体构建、组织培养等关键技术，以84K白杨组培苗为材料，通过表型组学、生理生化检测和分子互作实验展开研究。结果显示：PagWRKY11过表达株系叶片宽度减少23%，表面光滑度提升，顶端分生组织由圆形变为尖锥形；盐胁迫下转基因株系的SOD/POD酶活性降低40%，H₂
O₂
和MDA含量增加2.1倍，表明其通过抑制抗氧化防御系统增强盐敏感性。酵母单杂交实验证实PagWRKY11特异性结合W-box顺式元件，但缺乏转录激活域，暗示其可能通过竞争性抑制其他WRKY因子发挥作用。

【Protein characterization analysis of PagWRKY11】
生物信息学分析显示PagWRKY11编码338个氨基酸的不稳定亲水蛋白(分子量36848.53Da)，具有典型WRKYGQK结构域和Plant_zn_clust锌指基序。亚细胞定位证实其为核蛋白，与转录因子功能特征相符。

【Discussions】
与拟南芥AtWRKY11增强抗逆性的功能不同，白杨PagWRKY11表现出盐敏感表型，这种功能分化揭示了WRKY家族基因在木本植物中的进化特异性。研究提出PagWRKY11可能通过两条通路发挥作用：一是直接抑制SOD1/POD7等抗氧化酶基因转录；二是通过调控叶片形态（如气孔密度增加）加速水分流失，间接增强盐敏感性。

【Conclusions】
该研究不仅丰富了木本植物WRKY转录因子的功能谱系，更首次建立了叶片形态调控与盐胁迫响应的分子联系。发现的PagWRKY11-W-box调控模块为林木分子设计育种提供了新靶点，其通过编辑该基因或可同步改良林木株型与抗逆性。研究团队特别指出，后续需解析PagWRKY11下游直接靶基因网络，并验证其在田间条件下的表型效应。