大豆gma-miR164a/GmNAC115模块通过调控活性氧清除机制增强干旱与盐胁迫适应性的分子机制

为解决大豆对干旱和盐胁迫敏感性高的问题，研究人员聚焦gma-miR164a/GmNAC115调控模块，通过转基因和分子互作实验揭示其通过激活GmWRKY21/GmAPX6/GmPOD25通路清除ROS（活性氧），显著提升植物胁迫耐受性，为作物抗逆育种提供新靶点。

　　

研究背景
干旱和盐胁迫是制约大豆生产的核心环境因素，每年造成全球大豆减产约15%。植物通过复杂的基因调控网络应对胁迫，其中microRNA（miRNA）与转录因子（TF）形成的调控模块尤为关键。尽管已知miR164家族通过靶向NAC基因参与多种植物胁迫响应，但大豆中gma-miR164a及其靶基因GmNAC115的具体机制仍是未解之谜。更棘手的是，不同物种中miR164/NAC模块的功能存在显著差异，例如水稻中该模块负调控抗旱性，而杨树中则正调控耐盐性。这种物种特异性使得大豆相关研究亟需突破。

研究机构与方法
中国新疆农业科学院的研究团队综合运用转基因技术（大豆毛状根和拟南芥系统）、DNA亲和纯化测序（DAP-seq）、酵母单杂交、双荧光素酶报告系统及电泳迁移率实验（EMSA），以Williams 82大豆品种为材料，解析了gma-miR164a/GmNAC115模块的分子机制。

研究结果

1. gma-miR164a参与大豆非生物胁迫响应
qPCR分析显示，gma-miR164a在根中高表达，且受PEG、NaCl和ABA显著抑制（图1A-C），暗示其在胁迫响应中的负调控作用。过表达gma-miR164a的转基因拟南芥对胁迫更敏感，而沉默株系则表现更强耐受性。

2. GmNAC115正向调控胁迫耐受性
GmNAC115被证实为gma-miR164a的直接靶标。过表达GmNAC115的植株通过提升抗氧化酶活性（SOD、POD）显著降低ROS积累，而RNA干扰株系则出现氧化损伤加剧（图2D-F）。

3. DAP-seq揭示下游靶基因网络
全基因组筛选发现GmNAC115结合NAC识别序列（NACRS）激活GmWRKY21、GmAPX6（抗坏血酸过氧化物酶）和GmPOD25（过氧化物酶）的表达。EMSA和双荧光素酶实验验证了这些互作的特异性（图3A-D）。

4. GmWRKY21级联调控抗氧化通路
GmWRKY21进一步通过结合W-box元件激活GmAPX6/GmPOD25表达，形成正反馈循环。转基因毛状根实验证实这三个基因均能显著提升大豆的胁迫存活率（图4G-H）。

结论与意义
该研究首次阐明gma-miR164a/GmNAC115-WRKY21-APX6/POD25级联通路通过精细调控ROS清除平衡增强大豆抗逆性（图5）。其中GmNAC115作为核心枢纽，既受miRNA负调控，又通过双重TF-酶联机制放大抗氧化信号。这一发现不仅为分子设计育种提供多个可操作靶点（如编辑miR164结合位点或过表达GmNAC115），更揭示了不同物种中miR164功能分化的可能原因——下游靶基因网络的差异。论文发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，为作物抗逆研究提供了范式转移的典型案例。