近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所饲草育种与栽培创新团队利用全基因组关联分析（GWAS）鉴定得到紫花苜蓿抗旱候选基因MsPUB6，阐明了MsDREB1C-MsPUB6转录调控通路正向调控苜蓿抗旱性的分子机制，相关研究成果发表于《Plant Physiology（植物生理）》。

紫花苜蓿是多年生优质高蛋白豆科饲草，营养价值高、适口性好，兼具饲用价值与改土固氮的生态功能，广泛种植于我国北方干旱、半干旱地区，是草食畜牧业高质量发展、土壤改良及水土保持的重要草种。但其营养生长期易受干旱胁迫，持续水分亏缺会抑制植株生长，造成产量、品质下降，严重制约苜蓿产业的可持续发展。因此，挖掘苜蓿抗旱关键基因、解析其逆境应答分子机制，对培育抗旱高产紫花苜蓿新品种具有重要的理论意义。

U-box型E3泛素连接酶（PUBs）介导底物泛素化降解，参与植物信号稳态维持与逆境应答，但其在紫花苜蓿干旱响应通路中的上游转录调控机制尚不明确。本研究利用171份紫花苜蓿种质开展干旱表型GWAS，在3号染色体定位到显著关联的抗旱候选基因MsPUB6。该基因编码E3泛素连接酶，并受干旱、低温、盐胁迫和ABA诱导表达。利用过表达和基因沉默（VIGS）技术进行功能验证，MsPUB6通过增强抗氧化能力、减轻氧化损伤和膜损伤、维持叶绿素含量并提高叶片保水能力，正向调控苜蓿抗旱性。分子实验表明，转录因子MsDREB1C特异性识别MsPUB6启动子CRT/DRE元件并激活其转录。利用CRISPR-Cas9基因编辑获得MsDREB1C突变体，表型鉴定发现突变体干旱敏感性与MsPUB6沉默株系相近，且MsPUB6表达水平显著下调；而MsDREB1C过表达株系抗旱能力提升、MsPUB6表达量上调，同样依靠减轻氧化和细胞膜损伤增强抗旱性。

本研究解析了紫花苜蓿抗旱新机制，建立高水分利用效率苜蓿新种质创制技术体系，创制了抗旱高产苜蓿新种质。发掘的MsDREB1C、MsPUB6抗旱靶标基因，为紫花苜蓿抗旱精准设计育种提供重要的基因靶点与理论支撑，对加快培育抗旱高产紫花苜蓿新品种、支撑草牧业可持续发展具有重要意义。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所博士后张阳阳和中国农业科学院深圳农业基因组研究所博士后蒋学乾为共同第一作者，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所康俊梅研究员、张铁军研究员、杨青川研究员为共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后基金、国资计划的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag679