东北地理所在ALDH基因调控大豆耐盐碱机制研究方面取得进展

　　大豆 (Glycine max(L.) Merr.)作为一种重要的全球性的粮食作物，为人类提供优质的植物蛋白和油脂产品的同时，也是动物的饲料来源。由于中国人的饮食习惯，对大豆油及大豆制品的热衷，使得对大豆的需求呈现逐年递增趋势，约80%的大豆需要进口。黑龙江省尚有可开发苏打盐碱地1500万亩，培育耐苏打盐碱大豆品种，扩大大豆种植面积，提高大豆总产量，具有十分重要的意义。在植物抵抗盐碱胁迫的过程中，会产生大量的醛类物质，破坏细胞结构，影响植物正常生长。乙醛脱氢酶（ALDHs）可将活性的醛类物质转化成对应酸类物质，从而减轻其对植物造成的伤害。因此，可通过提高大豆乙醛脱氢酶含量增加大豆对盐碱胁迫的抗性。 

　　东北地理所农田有害生物控制学科组孟凡立研究团队成员将来自于花生ALDH家族的AhALDH3H1基因成功转入大豆受体中，发现在大豆基因组中过表达AhALDH3H1可以显著增加转基因大豆耐盐碱能力（图A-C）。转录组和代谢组分析表明，过表达AhALDH3H1一方面通过调控包括木葡聚糖内转糖苷酶水解酶（XTH）和扩张蛋白（Expansin）在内的细胞壁组成成分相关的重要基因，减少了盐碱胁迫对转基因大豆植株损害。另一方面，在抵御胁迫的过程中产生的SOD、MDA和ALDH，通过ABC transporter转运途径被成功转运，维持细胞稳态。本研究在大豆中过表达了花生的AhALDH3H1基因，获得了耐苏打盐碱的转基因大豆材料，明确了该基因过表达提高大豆耐盐碱的机理，为大豆耐苏打盐碱育种提供理论依据及新的思路（图D）。 

　　研究成果近期以题为Overexpression of the aldehyde dehydrogenase AhALDH3H1 from Arachis hypogaea in soybean increases saline-alkali stress tolerance发表在国际知名SCI期刊《Frontiers in Plant Science》（IF:6.627）上。农田有害生物控制学科组孟凡立研究员为通讯作者，东北农业大学联合培养博士研究生曹英雪和王晶为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金（32172032）、黑龙江省自然基金（TD2022C003）、吉林省科学技术发展项目（20220402059GH）和国家项目（CARS-04）联合资助。 

　　论文信息：Cao Y, Wang J, Zhao S, Fang Q, Ruan J, Li S, Liu T, Qi Y, Zhang L, Zhang X and Meng F*. Overexpression of the aldehyde dehydrogenase AhALDH3H1 from Arachis hypogaea in soybean increases saline-alkali stress tolerance. Front. Plant Sci. 2023.1165384 

　　文章链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1165384 


　　图1. 过表达AhALDH3H1基因提高大豆芽期和苗期盐碱耐受性 


　　图2. 过表达AhALDH3H1基因提高大豆耐盐碱的分子机制图