近日，《實驗植物學(xué)雜志》在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授別之龍團(tuán)隊和澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)教授Sergey Shabala團(tuán)隊合作的研究論文。該文解析了南瓜耐鹽性強于黃瓜的重要分子生理機(jī)制，主要原因在于南瓜根尖RBOHD在鹽脅迫下產(chǎn)生過氧化氫(H2O2)信號，通過質(zhì)膜H+-ATPase調(diào)控鉀吸收，進(jìn)而影響南瓜根尖細(xì)胞活力和耐鹽性，而黃瓜鉀吸收受到的調(diào)控則不明顯。

南瓜耐鹽性強于黃瓜，是黃瓜的重要砧木，將黃瓜嫁接到南瓜砧木上能顯著提高耐鹽性。然而，南瓜和黃瓜耐鹽性差異的分子生理機(jī)制一直不明確。H2O2作為一種重要的活性氧信號分子，參與許多植物生長發(fā)育和抗性調(diào)控過程。

該研究利用細(xì)胞活力染色、非損傷離子選擇性微電極(MIFE)、鉀含量測定、H2O2熒光成像等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)南瓜耐鹽性強于黃瓜，而且南瓜根尖具有較高的鉀吸收速率、鉀含量和H2O2水平。轉(zhuǎn)錄組研究發(fā)現(xiàn)南瓜根尖85%的差異基因顯著上調(diào)，黃瓜只有52%的差異基因顯著上調(diào)。鹽脅迫下南瓜NADPH氧化酶、14-3-3蛋白、質(zhì)膜H+-ATPase及鉀轉(zhuǎn)運相關(guān)基因RBOHD、GRF12、AHA1和HAK5顯著上調(diào)表達(dá)，黃瓜中則無明顯變化。

利用NADPH氧化酶抑制劑DPI對材料根系進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加抑制劑DPI后南瓜根系H2O2形成受阻，GRF12、AHA1、HAK5表達(dá)、質(zhì)膜H+-ATPase活性和鉀吸收速率顯著下降，外源H2O2處理則結(jié)果相反。進(jìn)一步使用CRISPR/Cas9基因編輯和擬南芥轉(zhuǎn)基因手段，驗證了南瓜RBOHD產(chǎn)生的H2O2信號通過質(zhì)膜H+-ATPase調(diào)控鉀吸收和耐鹽性的分子生理機(jī)制。