2024年7月19日，國際學術期刊 Journal of Integrative Plant Biology 在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心趙春釗研究組題為“Simultaneous mutations in ITPK4 and MRP5 genes result in a low phytic acid level without compromising salt tolerance in Arabidopsis”的研究論文，揭示同時突變 ITPK4 和 MRP5 兩個基因可以創制植酸含量低但耐鹽性不受影響的植株。該研究成果為培育低植酸優異農作物提供新的理論基礎，具有重要的應用價值。

土壤鹽堿化是影響農業可持續性發展的主要環境脅迫之一，因此培育耐鹽穩產作物對于解決鹽堿地以及保障我國糧食安全具有重要的理論和應用意義。在長期進化過程中，植物發展出了多種應對鹽脅迫的策略，解析植物耐鹽的分子機制對于培育耐鹽作物具有重要的理論價值。此外，植酸（InsP6）是植物種子中磷元素的主要儲存形式。因為植酸中帶負電荷的磷酸基團極易和金屬離子結合，所以被普遍認為是抗營養因子，因此低植酸作物的創制也是育種的一個重要方向，但是大部分低植酸作物往往會帶來不利性狀，包括影響植物的耐逆性。

該研究在篩選對鹽脅迫敏感的突變體過程中，發現 ITPK4 基因突變后會導致植株對鹽脅迫耐性降低，包括鹽脅迫下主根伸長被抑制，根形態發育存在缺陷，根尖分生區長度和細胞數目均明顯低于野生型等。 ITPK4 基因編碼肌醇1,3,4-三磷酸5/6激酶4，在植物體內參與植酸合成，在 itpk4 突變體中植酸含量顯著下降。進一步通過篩選 itpk4 突變體的抑制子，發現 MRP5 基因突變可以抑制 itpk4 突變體在鹽脅迫下根短的表型。 MRP5 基因編碼多藥耐藥蛋白5，負責將植酸從細胞質向液泡轉運。植酸含量測定結果顯示 mrp5 單突變體內植酸含量相對于野生型明顯下降，并且發現 mrp5 itpk4 雙突變體中的植酸含量依舊很低。這個結果說明 ITPK4 和 MRP5 基因同時突變會顯著降低植酸的含量，但是不影響植物的耐鹽性?？梢酝茰y，維持細胞質中適當含量的植酸可能對于植物的耐鹽性很重要。

中國科學院分子植物科學卓越創新中心博士生任玉瑩為第一作者，趙春釗研究員為通訊作者。中國農業大學博士生姜孟丹也參與了研究，南方科技大學朱健康教授和中國農業大學周文焜教授對該研究工作給予了指導。該研究得到了上海市科學技術委員會、國家自然科學基金和國家重點研發計劃等項目的資助。

論文鏈接：http://doi.org/10.1111/jipb.13745

圖1. ITPK4 和 MRP5 基因同時突變降低植酸含量但是不影響植物耐鹽性