南瓜SnRK2基因家族全基因组分析及CpSnRK2.6在抗旱耐盐中的功能机制研究

【编辑推荐】为解析南瓜（Cucurbita pepo L.）应对干旱和盐胁迫的分子机制，研究人员通过全基因组分析鉴定出10个CpSnRK2家族成员，重点揭示了CpSnRK2.6通过ABA信号通路（PYL-PP2C-SnRK2模块）调控抗氧化活性、气孔运动及光合作用的关键作用。利用ZYMV病毒载体过表达技术证实CpSnRK2.6显著提升植株抗逆性，为瓜类作物抗逆育种提供新靶点。

　　

研究背景与意义
在全球气候变化加剧的背景下，干旱和土壤盐渍化已成为威胁农业生产的重要因素。南瓜（Cucurbita pepo L.）作为重要的经济作物，其生长和产量极易受这些非生物胁迫的影响。植物进化出一套精密的应激响应系统，其中蔗糖非发酵相关蛋白激酶2（SnRK2）家族作为植物特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在调控ABA依赖和非依赖的胁迫响应中发挥核心作用。然而，南瓜中SnRK2家族的系统性研究仍属空白，其成员如何参与抗逆调控更是未知领域。

研究机构与成果
内蒙古某研究团队通过全基因组分析鉴定了南瓜中10个CpSnRK2基因，并聚焦CpSnRK2.6的功能解析。研究发现该基因通过整合ABA信号传导、抗氧化防御和气孔调控三重机制，显著提升植株抗旱耐盐能力。相关成果发表于《Plant Science》，为瓜类作物抗逆育种提供了理论依据和候选基因。

关键技术方法
研究采用生物信息学分析鉴定基因家族成员；RT-qPCR检测组织特异性及胁迫诱导表达；ZYMV病毒载体构建过表达体系；酵母双杂交验证CpSnRK2.6与CpPP2C1/4的互作；生理指标测定包括抗氧化酶活性、气孔开度和光合参数。实验材料为自交系MRJ南瓜幼苗。

研究结果

1. SnRK2蛋白激酶成员鉴定
   通过基因组比对和系统发育分析，将10个CpSnRK2分为三类，其中CpSnRK2.6属于ABA响应型亚类III，具有典型的酸性氨基酸簇（Domain II）。

2. CpSnRK2.6的胁迫响应特性
   RT-qPCR显示CpSnRK2.6在根中高表达，且被ABA、NaCl和PEG6000显著诱导。亚细胞定位显示其定位于细胞核和质膜，符合信号转导蛋白特征。

3. 功能验证与机制解析
   ZYMV介导的过表达植株在盐旱胁迫下存活率提高40%，其机制包括：

• 激活SOD/POD抗氧化酶系统，降低ROS积累
• 调控气孔开度（降低30%）减少水分流失
• 维持光合效率（Fv/Fm仅下降15%）
  酵母双杂交证实CpSnRK2.6与负调控因子CpPP2C1/4互作，且ABA增强PP2C与PYL受体的结合，验证了经典ABA信号模块的保守性。

结论与展望
该研究首次阐明南瓜SnRK2家族成员通过PYL-PP2C-SnRK2通路协调生理响应来增强抗逆性。CpSnRK2.6的多元调控机制为分子设计育种提供了新思路，尤其为干旱半干旱地区瓜类栽培品种改良提供了关键靶点。未来研究可进一步探索不同亚类成员的功能分化及田间应用潜力。