高粱SbMYB38基因通过增强黄酮类化合物合成与抗氧化能力提升植物耐盐碱性的研究

《Plants》：Overexpression of SbMYB38 from Sorghum bicolor Enhances Saline–Alkali Stress Tolerance in Arabidopsis thaliana

　　

摘要

盐碱胁迫是限制植物生长发育的主要环境因素之一，主要因其会引起离子毒性、氧化损伤和渗透胁迫。研究表明，Sorghum bicolor中某些MYB基因家族的成员能够增强植物对盐碱胁迫的耐受性。为了阐明MYB家族成员SbMYB38在盐碱胁迫下的具体功能，我们克隆了SbMYB38的编码序列，并成功将其转入Arabidopsis thaliana中。亚细胞定位结果显示，SbMYB38定位于细胞核。在转基因拟南芥中超表达SbMYB38（OE）可提高植物对盐碱胁迫的耐受性。经150 mM NaHCO₃处理后，超表达系中抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性显著高于野生型（WT）。在150 mM NaHCO₃胁迫下，与质子、钠离子和钾离子吸收及转运相关的基因（如AtAHA2、AtSOS1和AtNHX1）的表达水平发生了不同程度的变化。生理和生化分析表明，经NaHCO₃处理后，转基因系的脯氨酸和叶绿素含量显著增加，而丙二醛（MDA）含量降低。此外，转录组数据显示，参与黄酮类化合物生物合成的关键基因（包括FLS、4CL3和CYP75B1）发生差异性上调，而参与木质素生物合成的关键基因（如HCT、CCoAOMT、CAD和CCR）则发生下调。这表明SbMYB38可能通过参与黄酮类化合物生物合成来增强植物对盐碱胁迫的耐受性，但这一假说仍需进一步验证。综上所述，这些研究结果为理解植物耐盐碱的分子机制提供了依据，并为耐盐碱作物育种和盐碱地植物修复提供了有价值的资源。