山核桃bZIP转录因子CibZIP43正向调控盐热胁迫耐受性的分子机制研究

本研究针对山核桃(Carya illinoinensis)生长过程中面临的盐胁迫和热胁迫问题，研究人员通过过表达bZIP转录因子CibZIP43，系统揭示了其在调控植物抗逆性中的关键作用。结果表明，CibZIP43通过结合G-box顺式元件，激活Na+/K+转运蛋白基因(NHX1/2、SOS1)和热激蛋白基因(HSFA1a/2、HSP70b等)的表达，显著提升转基因拟南芥的盐热耐受性。该研究为木本植物抗逆育种提供了重要理论依据和基因资源。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，高温和土壤盐渍化已成为制约农林作物生产的重要环境因素。作为兼具经济价值和生态功能的木本植物，山核桃在亚热带地区的种植常受到盐胁迫和热胁迫的双重威胁。盐胁迫会导致离子毒性和渗透压失衡，而热胁迫则破坏光合作用系统并诱导蛋白质变性，两者均会显著降低山核桃的产量和品质。尽管植物已进化出复杂的应激响应机制，但木本植物特别是山核桃应对多重胁迫的分子机制仍不清楚。

中国的研究团队通过系统研究山核桃bZIP转录因子家族，发现成员CibZIP43在盐热胁迫下呈现显著诱导表达特征。为解析其功能机制，研究人员构建了CibZIP43过表达拟南芥株系，结合生理生化检测和分子生物学分析，证实该转录因子能通过多重途径增强植物抗逆性。相关成果发表在《BMC Plant Biology》期刊，为木本植物抗逆育种提供了新思路。

研究主要采用以下技术路线：通过酵母单杂交(Y1H)和双荧光素酶报告系统(LUC)验证转录因子与DNA元件的互作；构建CibZIP43过表达载体并转化拟南芥获得转基因株系；设置盐(200 mM NaCl)和热(42°C)胁迫处理，测定生理指标(叶绿素含量、相对含水量、抗氧化酶活性等)；利用qRT-PCR分析胁迫响应基因表达模式；通过等离子体发射光谱仪测定离子含量。

组织表达模式分析
转录组数据显示CibZIP43在山核桃果皮和叶片中高表达，暗示其可能参与器官发育和胁迫响应。

CibZIP43结合G-box元件

实验证实CibZIP43能特异性识别G-box顺式元件(CACGTG)，这为其调控下游靶基因提供了结构基础。

转基因植株抗逆性增强
过表达株系在150 mM NaCl条件下发芽率提高50%，热胁迫(42°C)下存活率提升60%。成熟植株经盐处理后，OE系比野生型保持更高叶绿素含量(提升35%)和相对含水量(提升28%)，MDA含量降低42%，显示细胞膜损伤显著减轻。

离子稳态调控机制

盐胁迫下OE系通过上调SOS1、NHX1/2等转运蛋白基因，将细胞内Na⁺/K⁺比值维持在较低水平，较野生型降低40%。

热应激响应通路激活

HSFA1a、HSP70b等热激因子在OE系中表达量提升3-5倍，协同增强蛋白质稳态维护能力。

该研究首次阐明山核桃CibZIP43通过"抗氧化防御-离子平衡-热激保护"三位一体的作用模式提升多重胁迫耐受性。其创新性体现在：发现bZIP转录因子可同时调控盐热两种胁迫通路；揭示G-box元件在山核桃应激响应中的核心作用；为木本植物抗逆育种提供了可操作性强的候选基因。未来研究可进一步探索CibZIP43在不同树种中的保守性及其在田间条件下的实际应用效果。