破解大豆耐盐密码：钾通道 GmAKT1 与钙信号复合体的协同调控机制

2025年3月份海南大学育种与繁殖学院李海燕研究员、周永刚副教授在Plant Biotechnology Journal上发表了题为GmAKT1-mediated K⁺ absorption positively modulates soybean salt tolerance by GmCBL9-GmCIPK6 complex的研究论文，该研究揭示了大豆中 GmAKT1 基因在盐胁迫下的功能及调控机制，为培育耐盐大豆品种提供理论依据。

中文题目：GmAKT1 介导的K⁺ 吸收通过GmCBL9-GmCIPK6复合物正向调节大豆耐盐性

影响因子：10.1

DOI ：10.1111/pbi.70042

研究背景

土壤盐渍化严重影响作物生长，大豆作为重要作物，其耐盐性研究意义重大。维持细胞内Na⁺/K⁺稳态是植物耐盐的关键，AKT1 参与植物K⁺吸收和耐盐调控，但大豆中 GmAKT1 的耐盐机制尚不清楚，CBL – CIPK 信号网络在植物耐盐中起重要作用，其对大豆 GmAKT1 的调控也有待研究。

实验设计：构建 GmAKT1 过表达和敲除大豆株系，验证其对大豆耐盐性的影响；利用酵母双杂交、双分子荧光互补和免疫共沉淀实验，筛选并验证与 GmAKT1 相互作用的蛋白；通过酵母互补实验、电生理实验和转基因大豆毛状根实验，探究 GmCBL9 – GmCIPK6 – GmAKT1 模块对K⁺吸收和耐盐性的调控机制。

实验结果

GmAKT1 具有K+吸收活性并正向调控大豆耐盐性：在酵母和拟南芥中，GmAKT1 能提高K⁺吸收缺陷型酵母和拟南芥突变体在低钾条件下的生长能力。在大豆中，过表达 GmAKT1 的株系在盐胁迫下，叶片更绿，鲜重、Fv/Fm 值更高，离子渗漏更低，K⁺含量更高，Na⁺含量和Na⁺/K⁺比值更低 ，表明 GmAKT1 能增强大豆耐盐性。

酵母和拟南芥中 GmAKT1 的 K 摄取活性

GmAKT1 正向调节大豆的耐盐性

GmAKT1 与 GmCIPK6 相互作用且被其磷酸化：酵母双杂交实验筛选出与 GmAKT1 相互作用的 GmCIPK 家族成员，其中 GmCIPK6 在盐胁迫下表达上调且与 GmAKT1 相互作用最强。双分子荧光互补和免疫共沉淀实验进一步证实二者在植物细胞中的相互作用，且 GmAKT1 的 ANK 结构域介导了这种相互作用。Mn2⁺ – Phos – tag SDS – PAGE 实验表明 GmAKT1 可被磷酸化，GmCIPK6 能磷酸化 GmAKT1，S730 是关键磷酸化位点。

GmAKT1 和 GmCIPK 家族成员之间的相互作用分析

GmAKT1 被 GmCIPK6 磷酸化

GmCBL9 参与 GmCIPK6 的上游调控：酵母双杂交实验发现 GmCBL1、GmCBL2、GmCBL9 和 GmCBL10 与 GmCIPK6 相互作用，盐胁迫下 GmCBL9 表达上调且与 GmCIPK6 相互作用强。体内双分子荧光互补和免疫共沉淀实验证实二者相互作用，且 GmCBL9 可能招募 GmCIPK6 到质膜。

GmCIPK6 和 GmCBL9 相互作用

GmCBL9 – GmCIPK6 激活 GmAKT1 并提高大豆耐盐性：在酵母和 HEK293 细胞中，共表达 GmCBL9、GmCIPK6 和 GmAKT1 可增强K⁺吸收和耐盐性，GmCBL9 的Ca2⁺结合位点突变会降低 GmAKT1 活性。在转基因大豆毛状根中，过表达 GmCBL9 和 GmCIPK6 可提高耐盐性，共表达 GmCBL9、GmCIPK6 和 GmAKT1 可进一步平衡Na⁺/K⁺比值，增强耐盐性。

GmCBL9 和 GmCIPK6 的共表达增强了 GmAKT1 的 K 摄取活性

mAKT1-mediated K inward currents are activated by GmCBL9 and GmCIPK6 in HEK293 cells

大豆 K 通道 GmAKT1 通过调节 GmCBL9-GmCIPK6 复合物增强耐盐能力

研究结论

盐胁迫下，Ca2⁺传感器 GmCBL9 与蛋白激酶 GmCIPK6 相互作用并招募其到质膜，磷酸化激活 GmAKT1 介导的K⁺吸收，维持Na⁺/K⁺平衡，增强大豆耐盐性。该研究揭示了大豆耐盐的新分子机制，为培育耐盐大豆品种提供了潜在遗传资源。