近日，農學院李勝軍/李愛霞團隊在New Phytologist上在線發表了題為“The WRKY76-miR528-SOD2 module: regulating submergence tolerance through ROS scavenging in sorghum”的研究論文。山東農業大學李勝軍教授和李愛霞教授為該論文的共同通訊作者（山東農業大學為本文的通訊作者單位之一），山西農業大學副研究員孟祥祥（中國科學院青島能源所出站博士后）和中國科學院青島能源所副研究員徐艷為該論文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金、山西省留學人員科技活動擇優資助重點項目、貴州省科研機構創新能力建設專項等項目的資助。

近年來，全球氣候變化導致洪澇災害頻發，嚴重威脅農作物生產和糧食安全。我國糧食主產區多地處平原，排水條件受限，更易遭受澇害，常導致大幅減產甚至絕收。因此，增強作物耐澇性已成為應對氣候變化、保障國家糧食安全的重要課題。然而，作物耐澇機制研究較為薄弱，制約了耐澇品種選育的進展。

圖1. 1950-2009年間全球洪澇災害發生的頻率（引自Bailey-Serres等，2012）

高粱作為全球第五大禾谷類作物（僅次于玉米、小麥、水稻和大麥），兼具抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠、耐高溫等多重抗逆特性，是一種極具潛力的“氣候智能型”作物。近年來，我國高粱需求持續增長，但生產仍大量依賴進口。挖掘高粱耐逆基因并解析其作用機制，對提升作物環境適應能力和保障糧食安全具有重要理論與實踐意義。

研究發現，在澇漬缺氧條件下，植物體內活性氧（ROS）迅速積累，若清除不及時將造成細胞損傷。不同高粱種質在耐澇性方面存在顯著差異，其活性氧積累水平也明顯不同。通過比較耐澇和敏感型材料的miRNA與mRNA表達譜，鎖定了一個單子葉植物特異的小RNA—miR528，它通過靶向超氧化物歧化酶2（SOD2）基因影響活性氧清除過程。進一步研究顯示，miR528編碼基因的表達受到轉錄因子WRKY76的直接激活。在敏感材料中WRKY76基因表達較高，而過量表達WRKY76或miR528均會導致植株耐澇性顯著降低，表明WRKY76-miR528模塊在高粱應答淹水脅迫中發揮負調控作用。

圖2 WRKY76-miR528-SOD2模塊通過調控ROS水平影響高粱耐澇性

該研究首次在高粱中鑒定了一個調控水淹脅迫響應的分子模塊，不僅拓展了miRNA在作物逆境適應中的功能認知，也為高粱及其它禾谷類作物的耐澇育種提供了新的分子靶標與基因資源，對推進氣候適應性作物培育、保障糧食安全具有積極意義。

論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70542

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波