中国农业大学郭仰东团队揭示SlZAT5-SlJIG调控番茄耐旱性的分子机制

近日，中国农业大学园艺学院郭仰东/张娜实验室联合农业水资源高效利用全国重点实验室以及新疆农科院生物育种实验室在学术期刊《Plant Cell & Environment》在线发表了题为“SlZAT5 and SlJIG Regulate Drought Tolerance in Tomato by Modulating ABA Homoeostasis”的研究论文。该研究揭示了SlZAT5与SlJIG通过抑制脱落酸（ABA）分解代谢来增强番茄耐旱性的分子机制。

该研究发现，C2H2锌指蛋白SlZAT5和bHLH转录因子SlJIG是耐旱性的关键调控因子。干旱胁迫表型表明，SlZAT5与SlJIG正向调控番茄抗旱能力，二者功能趋势高度一致。干旱处理后，相较野生型，SlZAT5、SlJIG过表达株系（OE）叶片萎蔫症状更轻；对应的功能缺失突变体（Slzat5、Sljig）萎蔫损伤显著加剧。复水恢复后的Slzat5和Sljig突变体幼苗存活率显著低于野生型，而两种基因过表达株系存活率明显高于野生型。生理层面，两个基因均通过调控气孔状态影响叶片保水能力：Slzat5、Sljig突变体气孔开度更大，离体叶片失水速率更快；SlZAT5-OE、SlJIG-OE气孔开度更小，水分散失更缓慢。

图1SlZAT5和SlJIG正向调控番茄耐旱性

其次，荧光素酶互补成像（LCI）、双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（Co-IP）实验均验证了SlZAT5与SlJIG之间存在直接互作，且两者均能结合于ABA分解代谢基因SlCYP707A3的启动子，但单独的SlJIG不足以实现有效的转录调控，SlJIG需要依赖SlZAT5的转录抑制活性来抑制SlCYP707A3的转录。同时SlJIG也增强了SlZAT5对该基因的抑制作用，从而促进ABA积累并提高耐旱性。

图2 SlZAT5和SlJIG相互作用协同抑制SlCYP707A3的表达

该研究首次揭示了SlZAT5-SlJIG转录调控模块在番茄干旱胁迫中的核心作用。SlJIG通过招募转录抑制因子SlZAT5，二者协同抑制ABA分解代谢基因SlCYP707A3的表达，从而正向增强植株对干旱胁迫的耐受能力。这些发现不仅有助于深入理解植物激素介导的抗旱性复杂调控网络，也为通过基因工程改良干旱环境下作物的抗逆性提供了潜在靶点。

图3 SlZAT5-SlJIG调控模块增强番茄耐旱性的工作模式

中国农业大学园艺学院郭仰东教授、张娜副教授和农业水资源高效利用全国重点实验室刘俊洲副教授为共同通讯作者，新疆农科院生物育种实验室李亚飞博士和中国农业大学园艺学院在读博士生王艺然为该论文的共同第一作者。中国农业大学园艺学院和新疆农科院生物育种实验室联合培养博士研究生申成丞和虢俊鑫参与了该研究工作。

该研究得到农业水资源高效利用全国重点实验室、北京现代农业产业技术体系、中央高校基本科研业务费、中国农业大学2115人才培育计划和新疆农科院农作物生物技术重点实验室的资助。