土壤盐渍化是严重威胁全球农业生产和生态系统稳定性的重要环境问题,高浓度可溶性盐导致的渗透胁迫和离子毒性会显著抑制植物生长。然而,盐生植物在长期进化中形成了独特的耐盐机制,其中泌盐生植物能够通过特化的表皮结构—盐腺,将体内过量的有毒离子主动分泌到体外,从而维持细胞内的离子稳态。二色补血草(Limonium bicolor)作为典型的白花丹科泌盐生植物,广泛分布于盐碱生境,兼具重要的生态、药用和农艺价值。解析盐腺发育的机制对于深入理解盐生植物耐盐机制、挖掘关键基因、促进盐碱地的开发与高效利用至关重要。

2026年5月,《Plant Physiology》在线发表了山东师范大学陈敏课题组题为“Transcription factor LbWOX5 improves salt tolerance by regulating salt gland development in Limonium bicolor.”的研究论文。
该研究首次揭示WOX转录因子在泌盐生植物盐腺发育中的功能:关于WOX转录因子的研究主要集中于非盐生植物的干细胞维持与器官形态发生。本研究在典型泌盐生植物二色补血草中系统鉴定了WOX基因家族,并精准锁定了LbWOX5这一正向调控盐腺发育和耐盐性的关键转录因子。
该研究挖掘出LbWOX5-LbCUL1这一全新的分子调控途径。与以往发现的直接作为“开关”启动盐腺发育的调控因子(如LbMYB48、LbNAC55)不同,LbWOX5作为上游转录激活因子,通过直接结合并激活SCF泛素连接酶复合体核心支架蛋白基因LbCUL1的表达,将转录调控级联与泛素化介导的蛋白质降解途径联系起来,揭示了更为复杂的盐腺发育分子网络。该研究不仅证实了LbWOX5-LbCUL1模块能显著增加盐腺密度,还发现该模块能够协同上调下游离子转运(如LbNHX6、LbSOS1)和囊泡运输(LbSNAP33)相关基因的表达。这种将表皮结构形态发育与跨膜离子排泄生理过程相整合的机制解析,为未来通过基因工程手段创制高耐盐农作物品种提供了极具价值的遗传靶点和理论支撑。


图1. LbWOX5-LbCUL1模块调控二色补血草盐腺发育及耐盐性的作用模型。
在过表达LbWOX5(OE-LbWOX5)株系中,LbWOX5蛋白水平升高,激活下游基因LbCUL1的转录,使其蛋白丰度增加,进而促进盐腺发育并增强盐分泌能力,从而减少Na⁺积累,提高二色补血草在盐胁迫下的耐盐性。相反,沉默LbWOX5会降低LbWOX5和LbCUL1的蛋白水平,导致盐腺数量减少、盐分泌能力下降、Na⁺积累增加,最终降低二色补血草在盐胁迫下的耐盐性。
山东师范大学硕士研究生周雨清和张宗辉为第一作者。山东师范大学陈敏教授为论文通讯作者。山东师范大学博士研究生姜爱娟、硕士生杨如意、已毕业博士生朱智慧、青年教师李俊朋为论文共同作者。该研究得到国家自然科学基金项目(32570341)的资助。