土壤盐渍化严重影响着农作物生产。深入了解盐胁迫复合物及其相关候选基因的作用机制，是提高和保持盐渍土作物产量潜力的前提。黄麻（jute）是短日照一年生草本作物，其韧皮部纤维（麻皮）主要用于麻线、麻绳、麻袋、麻布等包装用纺织。黄麻耐盐碱、耐洪涝、适应性广，可不与粮、棉、油、菜争好地，可用于重金属污染农田的植物修复，发展黄麻将带动我国逆境农业的发展。

2024年8月，福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室/农学院麻类研究室在国际知名期刊《Industrial Crops & Products》（农林科学Q1，IF=5.9（2023年））发表了题为“Genome-wide identification of PP2C gene family and functional analysis of CcPP2C51 under salt stress in jute (Corchorus capsularis)”（黄麻PP2C基因家族的全基因组鉴定及CcPP2C51在盐胁迫下的功能分析）的研究论文。 

蛋白磷酸酶2c （Protein phosphatase 2c, PP2C）基因家族是调控植物多种非生物胁迫的重要基因。然而，目前在黄麻中对该基因家族的了解甚少。2021年，黄麻参考基因组已由本实验室发表，因此本研究在全基因范围内鉴定圆果种黄麻PP2C家族成员，并分析了它们的理化性质、染色体分布、共线性、系统发育树、基因结构、保守基序和顺式作用元件。结合RNA-seq数据筛选响应黄麻盐胁迫的CcPP2C51基因，通过转基因验证了CcPP2C51在黄麻盐胁迫下的功能，为进一步研究黄麻耐盐分子机制提供了重要依据。

黄麻PP2C基因家族成员的全基因组鉴定

本研究以拟南芥PP2C家族成员的氨基酸序列为参考，在圆果种黄麻全基因组范围内鉴定了60个PP2C家族成员，这些PP2C基因被划分为12个类群。染色体定位分析显示，这些基因在黄麻7条染色体上均由分布。共线性分析表明，片段复制是CcPP2Cs复制事件的主要机制。基因结构和保守基序分析显示，同一类群的PP2C基因具有类似的基因结构和保守结构域。顺式作用元件分析发现，CcPP2Cs启动子中含有许多与胁迫和激素应答相关的顺式作用元件，表明PP2C基因家族可能参与调控植物生长发育及应答不同的非生物胁迫。RNA-seq数据显示， CcPP2C51在黄麻盐处理不同组织不同时间点的表达量都呈现上调趋势，说明它能够积极参与对盐胁迫的响应。

CcPP2C51正调控黄麻盐胁迫的功能

构建PC1300S-CcPP2C51-GFP 载体并通过GV3101农杆菌介导获得CcPP2C51转基因拟南芥，将转基因拟南芥进行盐处理后发现CcPP2C51的过表达可正向调节AtKIN1、AtSOS1和AtNHX1等耐盐相关基因的表达。此外，将PC1300S-CcPP2C51-GFP 载体通过K599农杆菌介导获得CcPP2C51黄麻毛状根后同样进行盐处理，发现CcPP2C51的过表达增加了黄麻毛状根对盐胁迫的抗性，且同样正向调节CcKIN1、CcSOS1和CcNHX1等耐盐相关基因的表达，表明CcPP2C51可能在黄麻对盐胁迫的响应中发挥积极的调节作用。该研究对了解CcPP2C51的生物学功能具有重要意义，并突出了其在黄麻分子育种中的应用潜力。

图1 黄麻CcPP2C51基因调控黄麻盐胁迫的模型

福建农林大学农学院2021级硕士研究生潘雪晴（已毕业）为该文的第一作者。福建农林大学张立武教授和和贾琪副教授为通讯作者。福建农林大学麻类研究室祁建民、方平平、陶爱芬和徐建堂等参与研究。该研究得到国家自然科学基金项目、福建省自然科学基金项目和国家现代农业产业技术体系建设专项等经费资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.118491

Pan X, Wei H, Afzal M Z, et al. Genome-wide identification of PP2C gene family and functional analysis of CcPP2C51 under salt stress in jute (Corchorus capsularis) [J]. Industrial Crops and Products, 2024, 214: 118491.

相关文献：Afzal MZ, Jia Q, Ibrahim A K, et al. Mechanisms and Signaling Pathways of Salt Tolerance in Crops: Understanding from the Transgenic Plants. Tropical Plant Biol. 13, 297–320 (2020). https://doi.org/10.1007/s12042-020-09265-0.