沙牛皮消源CtWRKY70转录因子在植物盐旱胁迫抗性中的分子机制与功能解析

本研究针对作物生产中面临的盐碱与干旱胁迫问题，通过功能表征沙牛皮消(Cynanchum thesioides)WRKY家族成员CtWRKY70，发现其通过激活抗氧化酶系统(SOD/CAT/POD)和渗透调节物质(脯氨酸)积累，直接调控AtSOD1基因表达，显著提升拟南芥的盐旱胁迫抗性。该研究为作物抗逆遗传改良提供了新靶点。

　　

在干旱和盐碱化日益威胁全球农业生产的背景下，植物如何应对多重环境胁迫成为科学界关注的焦点。内蒙古作为典型的干旱半干旱地区，其特色药用植物沙牛皮消(Cynanchum thesioides)展现出惊人的环境适应性，这背后隐藏着怎样的分子奥秘？内蒙古农业大学的科研团队在《Journal of Plant Physiology》发表的研究，揭开了WRKY转录因子家族成员CtWRKY70调控植物抗逆性的神秘面纱。

研究人员采用酵母系统鉴定、EMSA凝胶迁移实验和转基因技术等手段，以内蒙古本土采集的沙牛皮消为材料，系统解析了CtWRKY70的功能机制。研究发现，这个编码340个氨基酸的III类WRKY蛋白具有典型的核定位特征和转录激活活性。当植物遭遇盐旱胁迫时，CtWRKY70表达量显著上升，像一名精准的"分子指挥官"般启动多重防御机制：一方面直接结合抗氧化基因AtSOD1的启动子区域，提升超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性，有效清除活性氧(ROS)；另一方面促进渗透调节物质脯氨酸的积累，维持细胞水分平衡。

研究结果部分显示：在"CtWRKY70的鉴定与表达分析"中，RT-PCR克隆和序列分析证实该基因含有WRKYGQK保守结构域；"亚细胞定位与转录激活验证"通过GFP标记和酵母报告系统证明其定位于细胞核且具有自激活特性；"转基因拟南芥表型分析"发现过表达株系在300 mM NaCl和20% PEG模拟胁迫下存活率提高40%，叶绿素含量保持稳定；"生理指标检测"显示转基因植株MDA含量降低35%，而SOD活性提升2.1倍；"分子互作验证"通过Y2H和BiFC技术捕捉到CtWRKY70与同家族成员CtWRKY41的蛋白互作现象。

这项研究首次阐明沙牛皮消WRKY转录因子通过"抗氧化-渗透调节"双途径协同增效的分子机制，为理解荒漠植物适应极端环境的遗传基础提供了新视角。特别值得注意的是，CtWRKY70能同时响应盐旱两种胁迫，这种"一因多效"特性使其成为作物抗逆育种的理想靶标。研究建立的"基因克隆-功能验证-网络解析"技术体系，也为其他非模式植物的基因功能研究提供了范本。随着气候变化加剧，该成果对发展旱区农业和生态修复具有重要实践价值。