棉花是重要的纤维与油料作物，干旱胁迫极大程度限制了棉花的生长与区域分布，造成棉花产量和品质的下降。近日，华中农大棉花遗传改良创新团队在国际学术期刊Journal of Advanced Research 在线发表题为“The GhMAP3K62-GhMKK16-GhMPK32 kinase cascade regulates drought tolerance by activating GhEDT1-mediated ABA accumulation in cotton” 的研究论文。该研究通过遗传转化、遗传互补验证、基因表达、蛋白互作、蛋白质磷酸化、启动子激活等实验，揭示了干旱条件下，棉花通过激活MAPK级联GhMAP3K62-GhMKK16-GhMPK32并磷酸化下游靶基因GhEDT1，进而激活ABA合成基因GhNCED3的表达，促进ABA的积累从而参与棉花叶片气孔运动及干旱应答的分子机制，研究阐明了植物中MAPK级联与ABA信号互作参与植物逆境调控的新机制。

与以前的研究一致，该研究发现，MAPK级联途径的3个基因GhMAP3K62、GhMKK16 和 GhMPK32 均受 ABA 诱导表达。然而该研究进一步发现，通过影响该途径基因的表达可以在干旱胁迫下调节棉花叶片中 ABA 的积累。干旱胁迫下，GhMAP3K62-GhMKK16-GhMPK32 途径在被激活后，会通过下游靶标 GhEDT1 激活 GhNCED3 启动子的活性，促进 ABA 的合成，从而实现对 ABA 信号的反馈调节。因此，该研究首次提出GhMAP3K62-GhMKK16-GhMPK32 级联途径对ABA的反馈调节，MAPK信号级联途径与 ABA形成闭环形式来参与棉花干旱应答。研究建立的分子调控模块GhMAP3K62-GhMKK16-GhMPK32-GhEDT1-GhNCED3-ABA，丰富了多信号交叉互作协同参与植物干旱应答的分子机制。

图1分子模块GhMAP3K62-GhMKK16-GhMPK32-GhEDT1-GhNCED3-ABA调控干旱下棉花可塑性发育

华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室棉花团队已毕业博士陈林、博士生张冰和硕士生夏林杰为论文共同第一作者，团队杨细燕教授为论文通讯作者，团队学术带头人张献龙教授和英国杜伦大学Keith Lindesy教授参与了该研究的指导工作。该研究得到了国家重点研发计划项目（2018YFD1000907）和中央高校科研业务费（2662020ZKPY011）的资助。

近年来，华中农大学棉花遗传改良创新团队在棉花抗旱鉴定新技术的开发及应用、棉花抗旱遗传基础及关键基因功能验证、干旱下棉花可塑性发育的分子机制等方面开展研究并取得了一系列进展，研究成果发表在Journal of Advanced Research (2022), Plant Biotechnology Journal (2020, 2017), Plant Physiology (2020), Journal of Experimental Botany (2018), Theoretical and Applied Genetics (2022), Environmental and Experimental Botany (2022, 2015), Crop Journal (2020, 2019), BMC Plant Biology (2018), Plant and Cell Physiology (2017), 作物学报(2022, 2021a, b) 等国际国内主流期刊，授权国家发明专利7项，为抗旱棉花种质创新奠定了理论与技术基础。

文章来源：植物生物技术Pbj