2021年4月23日，Plant Physiology在线发表了中国农业大学农学院小麦研究中心题为“Histone acetyltransferase TaHAG1 acts as a crucial regulator to strengthen salt tolerance of hexaploid wheat”的研究论文。该研究揭示了小麦组蛋白乙酰转移酶基因TaHAG1在调控异源六倍体小麦耐盐性增强过程中的重要作用。

普通小麦（Triticum aestivum L., BBAADD）是典型的多倍体作物，其形成过程中经历了2次异源多倍化事件。虽然不同倍性小麦均被人类成功驯化，但每次更高倍性的小麦成功驯化后都迅速替代了低倍性小麦。特别是，普通小麦形成后快速替代了栽培二粒小麦成为全球种植最广的农作物，其中关键因素是六倍体普通小麦比四倍体小麦具有更强、更广的环境适应性。除了光周期、春化特性等变异外，与异源四倍体小麦相比，异源六倍体小麦抗逆性方面也存在明显优势（Dubcovskyand Dvorak, 2007）。之前研究发现与四倍体小麦相比，六倍体小麦的耐盐性显著增强（Dvorak et al., 1994; Yang et al., 2014; Byrt et al., 2014），但这一特性的分子基础和调控途径仍不是很清楚。

本研究以不同倍性小麦资源、人工合成异源六倍体小麦及其亲本为实验材料，在耐盐性评价、生理指标测定以及转录组分析基础上，发现盐胁迫后组蛋白乙酰转移酶基因TaHAG1表达水平与不同倍性小麦的耐盐性呈显著正相关。我们获得了该基因超表达、RNAi以及Crispr敲除株系。与野生型Fielder相比，超表达株系耐盐性显著增强，表现为苗期地上部生物量增加、Na⁺含量降低以及成熟期穗粒数和粒重增加等表型，而RNAi及CRISPR株系耐盐性显著降低。转录组分析发现，盐胁迫条件下TaHAG1超表达株系中上调表达基因主要富集于ROS合成和代谢途径。NBT和DAB等组织化学染色结果显示，盐胁迫会诱导小麦叶片以及根部ROS积累，但超表达株系中ROS水平显著高于野生型，而RNAi株系则低于野生型；进一步发现盐胁迫下ROS分布与Na⁺含量呈负相关，说明小麦盐胁迫条件下TaHAG1通过调控ROS合成影响小麦Na⁺含量和离子平衡，进而参与小麦耐盐性调控（图1）。ROS合成相关基因（TaRbohs）在TaHAG1超表达株系中显著上调而在RNAi株系中上调表达受到明显抑制；荧光素酶激活实验也表明TaHAG1可以促进这些基因的表达。染色质免疫共沉淀实验表明TaHAG1可以直接结合到ROS合成关键基因启动子区，并通过影响其H3K9和H3K14乙酰化修饰进而调控这些基因在盐胁迫下的转录。此外，通过对盐胁迫前后人工合成异源六倍体小麦及其亲本中TaRboh基因的表达，ROS和Na⁺含量、DPI和H₂O₂处理等实验比较发现，TaHAG1介导的ROS合成途径参与不同倍性小麦耐盐性调控（图2）。本研究揭示了表观遗传调控因子在异源六倍体小麦耐盐性优势形成过程中的调控作用，为发掘和利用不同倍性小麦中的优异抗逆基因资源和培育耐盐品种提供了参考。

中国农业大学农学院小麦研究中心胡兆荣副教授为通讯作者，已毕业的博士研究生郑美、博士生林靖辰和刘星贝为共同第一作者。小麦研究中心倪中福教授、彭惠茹教授、姚颖垠教授、辛明明教授、郭伟龙副教授对该工作进行了指导和帮助。特别感谢高玉姣博士和安可心同学提供的CRISPR基因编辑材料，以及陈永明和宋皖君同学为转录组数据分析做出的贡献，感谢博士生褚蔚和李金鹏对本实验的帮助。本研究得到了国家自然科学基金的支持（31671674和31991214）。 

原文链接：https://academic.oup.com/plphys/article/186/4/1951/6247769?searchresult=1