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顺境出产量 逆境促品质--国家盐碱地综合利用技术创新中心 “揭榜挂帅”项目团队在Plant Cell发表研究成果

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根据联合国粮农组织的数据,全球有超过10亿公顷的盐渍化土壤因盐碱浓度过高而无法被有效利用。此外,不合理的施肥和灌溉方式正在加速这一问题的恶化,使盐碱地面积持续扩大。土壤盐渍化已成为一个全球性难题。因此,通过培育耐盐碱作物来提升这些土地的生产力,被视为解决未来粮食安全和农业可持续发展的关键途径。盐渍化土地主要分为两类:中性pH的盐地(富含氯化钠和硫酸钠)以及高pH的苏打盐碱地(富含碳酸钠和碳酸氢钠,占总盐渍化土地的约60%)。尽管我们对植物的耐盐性已有较为深入的研究,但对于植物如何应对碱胁迫环境的认识仍然十分有限。

番茄起源于南美洲,是全球最重要的蔬菜作物之一,具备一定的耐盐碱能力。经过品种改良或栽培技术创新,番茄可以在盐碱环境中种植。“顺境出产量,逆境促品质”,适度的盐碱胁迫能够提高番茄中的糖分、有机酸和风味物质含量。这种高品质番茄不仅唤起了消费者对传统味道的记忆,还推动了市场需求的增长。然而,目前关于番茄耐盐碱的基础研究仍显不足,优质种质资源和抗性基因的开发利用效率较低,导致相关育种技术发展滞后,适合盐碱地种植的番茄品种也相对匮乏。

为解决这一问题,国家盐碱地中心“揭榜挂帅”项目科研骨干、山东农业大学园艺科学与工程学院巩彪教授团队联合北京大学现代农业研究院秦国臣研究员和杨长宪研究员团队展开合作研究。他们发现褪黑素能够在盐碱胁迫下清除番茄根系产生的过量一氧化氮(NO),从而在蛋白质组水平上降低亚硝基化修饰的程度。该研究聚焦于耐盐碱的关键蛋白——膜H+-ATPase2(HA2),揭示了褪黑素通过减少HA2的亚硝基化修饰来增强其功能的分子机制。这一成果不仅阐明了番茄通过褪黑素减轻盐碱胁迫下细胞硝化损伤并维持HA2功能的机理,还拓展了褪黑素在植物氧化还原领域中的新功能及其信号转导调控路径。相关研究成果已发表在权威学术期刊《The Plant Cell》上,题为Melatonin confers saline-alkali tolerance in tomato by alleviating nitrosative damage and S-nitrosylation of H+-ATPase 2。

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