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林学院王升级教授课题组揭示杨树耐盐性与碳同化调控新机制

土壤盐渍化是限制林木生长与生态功能的主要非生物胁迫,严重影响杨树等速生树种的光合效率、碳同化能力及在盐碱地的造林适应性。bZIP转录因子家族在植物逆境响应中发挥关键调控作用,但杨树中PagbZIP60如何协同调控盐胁迫响应与碳固定机制尚不明确。

2026年4月,《Forestry Research》在线发表了我校林学院王升级教授与赵凯副教授团队题为《PagbZIP60 negatively regulates poplar salt tolerance and carbon assimilation capacity by impairing ROS scavenging and photosynthesis》的研究论文。该研究克隆并鉴定了响应盐胁迫的PagbZIP60基因,揭示了其负向调控杨树耐盐性与碳同化能力的分子机制。主要创新点如下:

1.明确PagbZIP60抑制杨树耐盐性

盐胁迫下,PagbZIP60在杨树地上组织中被诱导表达,通过结合ABRE/UPRE顺式作用元件,抑制MLPSAURbZIP61TT7等抗氧化相关下游基因的表达,导致ROS清除能力下降,H₂O₂与O₂⁻过量积累,POD和CAT活性降低,MDA含量与电解质渗漏率上升。同时,Na⁺大量积累、K⁺/Na⁺比值下降,引发氧化损伤与离子稳态失衡,从而降低植株耐盐性。

2.揭示PagbZIP60通过抑制光合作用削弱碳同化能力

PagbZIP60通过抑制PMEI基因表达,导致净光合速率和水分利用效率显著下降,气孔密度与开度异常增加,总有机碳含量降低,碳同化能力明显减弱。

3.明确PagbZIP60作为盐碱地造林育种靶点的应用潜力

抑制PagbZIP60表达可显著提升杨树的株高、地径、叶片数等生长性状,同时在盐胁迫下维持较高的碳同化能力。该研究为培育耐盐、高固碳杨树新品种提供了理论依据,对盐碱地定向造林及提升生态碳汇具有重要应用价值。

图1PagbZIP60负向调控杨树的耐盐性

图2PagbZIP60限制杨树光合作用与碳同化能力

图3PagbZIP60调控杨树耐盐性与碳同化能力机制解析

本文通讯作者为我校林学院王升级教授和赵凯副教授,第一作者为硕士研究生张琬淇。杜淑辉教授、王慧副教授;北京林业大学郑唐春副教授;黄淮学院黄娟娟老师参与了该项研究。研究得到以下项目资助:生物育种—国家科技重大专项(2023ZD04056)、山西农业大学生物育种项目(YZGC140)、山西省自然科学基金(202303021211091)、山西农业大学科技创新基金项目(2014003)、河南省自然科学基金青年科学基金项目(252300421673)、黄淮学院国家级科研项目培育基金项目(XKPY-2022004)。

王升级教授课题组长期致力于林木遗传育种与抗逆机制研究,聚焦杨树抗性分子育种与遗传改良、南方红豆杉种质资源鉴定与评价、香椿种质资源收集与开发利用三个主要方向,综合运用生物信息学、功能基因组学、分子生物学等多学科技术,系统解析林木生长发育与逆境适应的分子网络,着力培育抗逆、优质林木新种质。本课题组是一个基础扎实、充满活力和创新力的科研团队,欢迎有兴趣的同学报考,并且期待与业内专家开展更多的合作。

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