Gγ subunit AT1/GS3-the“code”of alkaline tolerance in main graminaceous crops

This brief article highlights the results of Zhang et al.(Science 379,eade8416,2023),who recently found that the Gγ subunit AT1/GS3 contributes to alkaline tolerance in several main monocots crops,and revealed the molecular mechanism of AT1/GS3-mediated response to alkaline stress in plants,which involves regulating H_(2)O_(2) levels by inhibiting the phosphorylation of aquaporin PIP2s.

调控作物耐碱性关键基因及其机制解析

盐碱胁迫是限制农业生产和作物产量的主要逆境因素之一。近年来,植物响应盐胁迫的分子机制研究取得了较大进展,但是对碱胁迫的分子机制知之甚少,这制约了通过分子设计育种提高作物盐碱胁迫耐受性的研究进程。最近,中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗团队、中国农业大学于菲菲团队和华中农业大学欧阳亦聃团队等8家单位联合攻关,在解析植物耐碱分子机制方面取得突破性进展。他们通过高粱(Sorghumbicolor)基因组关联分析检测到1个负调控耐碱性的主效基因AT1(Alkaline tolerance 1)。AT1及其同源基因的敲除增强了高粱、水稻(Oryza sativa)、谷子(Setaria italica)和玉米(Zea mays)耐碱性,并提高了碱胁迫下的产量。AT1编码非典型G蛋白γ亚基,它通过调控水通道蛋白PIP2;1的磷酸化水平改变细胞内外H_(2)O_(2)的分布,响应碱胁迫引发的氧化应激。该研究揭示了作物适应碱胁迫的新机制,对作物抗碱性育种具有重要意义。