近日，陈温福院士团队李丰成教授课题组在一区Top期刊Plant，Cell & Environment上发表题为“DIR12 Confers Rice Salt Tolerance by Mediating Lignin Deposition in Root Diffusion Barrier”的研究论文。博士研究生阮楠为第一作者，陈温福院士、李丰成教授、江琳琳副教授为共同通讯作者。研究解析了质膜定位蛋白DIR12调控水稻根系扩散屏障木质化，调控水稻耐盐性的分子机制。
土壤盐渍化严重威胁水稻安全生产。根系扩散屏障的木质化是水稻应对盐胁迫十分关键的适应性策略。盐胁迫能够诱导水稻根系扩散屏障发生木质化，减少质外体途径中Na⁺向维管组织转运，以此降低盐离子毒害。Dirigent‑like（DIR）家族蛋白负责介导木质素单体的定向偶联，在根系凯氏带建成与盐胁迫应答过程中扮演重要角色，但水稻中大多数DIR家族成员的生物学功能仍有待解析。
该研究表明，DIR12在水稻多组织中均有表达，在胚根、幼根以及茎秆中表达水平较高；同时该基因转录受盐胁迫显著诱导。蛋白细胞学定位结果显示，DIR12蛋白富集于根的内皮层、外皮层厚壁细胞，蛋白信号与木质素沉积信号高度重合。水稻原生质体瞬时表达、烟草叶片质壁分离实验共同证实，DIR12定位于细胞质膜。研究团队证实DIR12与APX1存在直接蛋白互作。APX1同样受盐胁迫诱导上调表达，apx1敲除突变体表现盐敏感表型，根系木质素含量下降，盐胁迫触发的根部木质素沉积效应也被明显削弱。说明APX1参与调控根部木质素沉积与水稻耐盐过程。DIR12通过调节木质素生物合成，同时参与水稻耐盐性与茎秆机械强度的调控。盐胁迫条件下，DIR12与APX1协同互作，促进根部木质素沉积，加固质外体扩散屏障。DIR12‑APX1分子模块协同调控根系木质化、离子稳态以及茎秆机械强度，在不影响产量前提下，兼顾耐盐与抗倒伏性状，为培育耐盐抗倒伏水稻品种提供全新遗传靶点。
研究得到国家重点研发计划与国家自然科学基金项目资助。（编辑：王青娜 李丰成；一审校：尚滢；二审校：赫天一；三审校：张文忠）
图1DIR12功能缺失造成水稻根部木质素沉积受损，根系扩散屏障缺陷
图2DIR12与APX1直接互作，共同调控根部木质素沉积与水稻耐盐性
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.70831
