干旱是限制農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要環(huán)境因子之一，但是植物對干旱耐受性的潛在分子機制卻仍不清楚。據(jù)報道WRKY轉(zhuǎn)錄因子在植物適應(yīng)非生物脅迫過程中起著重要的作用。WRKY蛋白質(zhì)是一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子大家族，在擬南芥中有74個成員，大量研究證實，WRKY基因家族各成員參與調(diào)控植物的抗逆反應(yīng)及其信號轉(zhuǎn)導途徑的建立，在植物的生長發(fā)育和耐逆抗病過程中都發(fā)揮著極其重要的調(diào)控作用。

　　最近，植物分子生物學研究組通過篩選擬南芥WRKY家族成員基因相關(guān)的T-DNA插入的突變體種子庫，得到一個功能獲得性突變體并命名為干旱耐受性(acquired drought tolerance, adt)突變體。生理生化分析表明，在干旱脅迫條件下adt突變體增強了對干旱的耐受性，主要表現(xiàn)為adt突變體植物葉片細胞內(nèi)積累更高濃度的ABA、其氣孔對外源ABA處理更加敏感。分子遺傳學分析表明，adt突變體是由于在WRKY57基因的啟動子區(qū)域有一個T-DNA插入而導致了WRKY57基因的表達被激活。進一步分析證實，過表達WRKY57基因的轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出相似于adt突變體的干旱耐受性。跟其表型相對應(yīng)，三個脅迫相關(guān)基因(RD29A,NCED3和ABA3)的表達量在adt突變體和WRKY57過表達轉(zhuǎn)基因植株中都顯著提高，與這些植物體內(nèi)存在較高水平的ABA含量相一致。染色質(zhì)免疫共沉淀實驗結(jié)果證實，WRKY57轉(zhuǎn)錄因子可以直接結(jié)合到RD29A和NCED3啟動子的W-box上，表明在干旱脅迫條件下WRKY57蛋白通過直接激活RD29A和NCED3基因的表達水平來抵抗干旱脅迫逆境。另外，外源ABA處理抑制了adt的種子萌發(fā)和幼苗的早期生長，而鹽脅迫和滲透脅迫下adt突變體植物則表現(xiàn)出比野生型植物更高的萌發(fā)率和更好的生長，表明adt突變體植物對ABA的反應(yīng)比野生型植物更為敏感，同時也增強了對鹽脅迫和滲透脅迫的耐受性。

對照

　　綜上所述，擬南芥WRKY57基因的激活表達增強了植物對干旱逆境脅迫的耐受性，主要原因是WRKY57轉(zhuǎn)錄因子可以直接激活ABA合成途徑的重要功能基因NCED3表達，導致植物體內(nèi)ABA含量的增加。ABA含量的增加能夠迅速地誘導氣孔關(guān)閉，減少水分喪失；同時可以作為信號物質(zhì)和滲透物質(zhì)，不僅可以啟動下游的信號轉(zhuǎn)導而且還可以調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的滲透壓增強抗旱能力。因此，通過對WRKY57基因的功能研究可以指導我們通過基因操作手段來改善植物的抗旱性。

　　相關(guān)研究工作以“Activated Expression of WRKY57 Confers Drought Tolerance in Arabidopsis”為題，在線發(fā)表于國際知名學術(shù)刊物Molecular Plant（doi:10.1093/mp/sss080）雜志上。該研究得到農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物專項基金、中國科學院科學基金和國家自然科學基金資助。