東北地理所在ALDH基因調控大豆耐低溫機制研究方面取得進展
大豆 (Glycine max(L.) Merr.)作為重要的經濟作物，為人類提供優質的植物蛋白和油脂產品，同時也是動物飼料的重要來源。近年來，隨著國內大豆需求的增加，大豆在黑龍江省北部種植區域逐漸擴大。全球氣候變化時常導致黑龍江省北部地區春季低溫，嚴重影響大豆出苗率和產量。因此，培育耐低溫大豆品種對于穩定黑龍江省北部地區大豆產量至關重要。
在低溫環境下，植物細胞內會積累大量活性氧(ROS)破壞細胞膜結構與功能，導致水分代謝失衡，甚至使植株死亡。乙醛脫氫酶(ALDHs)能夠將醛轉化為相應的酸類物質，從而保護植物細胞膜免受活性氧損傷，并減輕其對植物造成的傷害。因此，通過提高大豆乙醛脫氫酶含量可以增強其對低溫脅迫的抵抗能力。
東北地理所農田有害生物控制學科組孟凡立研究團隊將來自于花生ALDH家族的AhALDH2B6基因成功轉入大豆受體中，發現在大豆基因組中過表達AhALDH2B6可以顯著增加轉基因大豆的耐低溫能力(圖1);在生化方面，轉基因大豆表現出丙二醛(MDA)活性降低、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)含量增加的特點，這表明轉基因大豆具有更強的低溫耐受性。通過轉錄組分析發現，AhALDH2B6基因參與調控苯丙烷代謝與合成相關途徑，影響植物發育，減少了低溫脅迫對轉基因大豆植株的損傷。該研究在大豆中成功實現了花生AhALDH2B6基因的表達，獲得了耐低溫的轉基因大豆材料，明確了過表達該基因提高大豆耐低溫能力的機理，為大豆耐低溫育種提供了理論依據和新思路。
圖1. 過表達AhALDH2B6基因提高大豆芽期和苗期低溫耐受性
研究成果近期以題為The Overexpression of Peanut (Arachis hypogaea L.) AhALDH2B6 in Soybean Enhances Cold Resistance 發表在生物學期刊《Plants (Basel)》(IF:4.658)上。孟凡立研究員為通訊作者，東北農業大學聯合培養博士研究生楊明宇為論文第一作者。研究得到國家自然科學基金(32172032)和黑龍江省杰出青年基金(JQ2023C008)項目聯合資助。
論文信息：Mingyu Yang, Yuhan Teng Tong Yue, Ziye Wang, Guanghui Feng, Jingwen Ruan, Shi Yan, Yuhong Zheng, Ling Zhang*, Qingshan Chen*, Fanli Meng*. The Overexpression of Peanut (Arachis hypogaea L.) AhALDH2B6 in Soybean Enhances Cold Resistance. Plants, 2023. 12(16), 2928.
論文鏈接：https://doi.org/10.3390/plants12162928
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