大豆是全球重要的粮油作物，但干旱胁迫每年导致高达40%的产量损失。随着气候变化加剧，培育耐旱大豆新品种已成为保障粮食安全的迫切需求。面对干旱胁迫，植物会通过关闭气孔、积累渗透调节物质、清除活性氧（ROS）等多层次防御系统来应对逆境。在这些生理响应的背后，转录因子扮演着“总开关”的角色，精密调控着大量下游基因的表达网络。明确转录因子间的互作模式，对于突破单一基因利用的局限、推进多基因联合应用以提升大豆抗旱性，具有重要的育种价值。然而，目前对于大豆中转录因子如何通过协同互作来放大防御信号，从而增强耐旱效果，尚缺乏系统认识。

此前，团队在野生大豆中鉴定到耐旱基因GsWRKY20基因。在此基础上，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了栽培大豆GmWRKY20敲除突变体。GmWRKY20敲除后，大豆耐旱性显著降低，表明GmWRKY20是大豆抗旱性的关键正调控因子。通过酵母双杂交筛选，鉴定到其互作蛋白GmbZIP9。单独过表达GmbZIP9能够提升大豆活性氧清除能力和抗旱水平。GmWRKY20与GmbZIP9共表达可产生显著的协同增效效应，使植株在干旱胁迫下的存活率明显提升（图1）。上位性分析进一步揭示，GmbZIP9的功能发挥依赖于GmWRKY20的存在。GmANKTM21基因（编码质膜锚蛋白）为GmWRKY20-GmbZIP9复合物的直接下游靶点。GmWRKY20和GmbZIP9形成的异源二聚体，其转录激活能力呈现超加性增强效应，驱动GmANKTM21的转录水平大幅上调。该研究在大豆中揭示了WRKY与bZIP两类转录因子协同工作的分子模式，突破了传统单基因育种思路。通过聚合GmWRKY20和GmbZIP9的优异等位基因，有望培育出耐旱性显著提升的大豆新种质，从而为应对气候变化所带来的粮食安全挑战提供强有力的科技支撑。

图1. GmWRKY20与GmbZIP9共表达协同增强大豆植株耐旱性

图2. GmWRKY20与GmbZIP9协同调控大豆耐旱性的分子机制模式图

研究成果近期发表在植物科学国际顶级期刊Plant Physiology（IF=8.2）上，中国科学院东北地理与农业生态研究所特别研究助理焦爽为第一作者，中国科学院东北地理与农业生态研究所翟红研究员、刘宝辉特聘研究员与东北农业大学柏锡教授为共同通讯作者。该研究工作得到国家重点研发计划（2021YFD1201101）、中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家团队项目（2022QNXZ05）和黑龙江省重点研发计划创新基地项目（JD24A011）的资助。

论文信息：Shuang Jiao, Ke Zhao, Xiaohong Liu, Jianing Zhao, Rui Zhao, Yanting Dong, Longji Shan, Jianing Zhao, Huibing Mu, Dandan Guo, Huaiyuan Qi, Jingwen Zhou, Baohui Liu*, Xi Bai*, Hong Zhai*. A GmWRKY20–GmbZIP9 transcriptional module synergistically activates GmANKTM21 to confer drought tolerance in soybean. Plant Physiology, 2026.

DOI:https://doi.org/10.1093/plphys/kiag421

论文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiag421/8715748