白桦全基因组氯离子通道与转运蛋白关键基因鉴定及其耐盐调控机制研究

本研究针对土壤盐渍化严重影响林木生长的关键问题，通过全基因组分析鉴定了白桦中149个Cl-通道/转运蛋白基因（ALMT/CCC/SLAC/CLC/MATE/NPF家族），发现BpCLCa/b、BpDTX45和BpDTX18/19通过结合Na+/Cl-调控离子稳态。研究为木本植物耐盐遗传改良提供了重要靶点，成果发表于《BMC Genomics》。

　　

土壤盐渍化已成为全球性生态问题，严重制约林木生长和生态系统稳定性。白桦作为重要的造林树种，其耐盐机制研究对生态修复具有重要意义。然而，木本植物如何通过氯离子(Cl^-)通道和转运蛋白调控盐胁迫响应的分子机制尚不明确。东北林业大学国家林木遗传育种重点实验室的研究人员通过全基因组分析，系统鉴定了白桦中7个基因家族的149个Cl^-相关基因，揭示了关键基因在耐盐调控中的核心作用。

研究采用全基因组鉴定、系统进化分析、转录组测序和RT-qPCR验证等技术手段，结合分子对接模拟，对200 mM NaCl处理的盐敏感型白桦(B. platyphylla)和耐盐型白桦(B. halophila)进行多组学分析。

ALMT家族进化与功能分化
鉴定出13个BpALMT基因，分为5个进化分支。序列分析显示各分支具有特异的基因结构和保守基序，其中Group I和V成员在盐胁迫下表达显著变化，暗示其可能参与Cl^-转运调控。

SLAC/CCC通道的保守特征
发现4个BpSLAC和1个BpCCC基因均含有特征性结构域。BpSLACs具有3-6个外显子，与拟南芥AtSLACs相比，与杨树PtSLACs亲缘关系更近，表明木本植物特有的进化选择压力。

CLC与MATE家族的功能多样性
7个BpCLCs含电压门控CLC和CBS结构域，67个BpMATEs中97%具有MatE结构域。转录组显示27个BpMATEs在盐胁迫下差异表达，其中BpDTX45和BpDTX18/19在所有组织中表达显著下调。

关键基因的分子机制
分子对接显示：

1. BpCLCa/b与Cl^-通过Trp591/Met592/Phe595结合（结合能-3.292 kcal/mol）
2. BpDTX45与Na⁺形成配位键（Ile352/Ser355/Thr356，结合能-3.314 kcal/mol）
3. 丙氨酸扫描突变证实Val99（BpDTX45）和Phe595（BpCLCa/b）等关键位点决定离子结合能力

该研究首次系统解析了白桦Cl^-转运系统的基因组特征，发现BpCLCa/b、BpDTX45和BpDTX18/19通过调控离子稳态增强耐盐性。分子对接和突变分析为靶点基因的功能验证提供了理论依据，为培育耐盐林木新品种奠定了分子基础。研究采用的跨物种比较进化分析方法，也为其他木本植物抗逆机制研究提供了范式。