近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室胡红红教授课题组在国际期刊Nature Communications在线发表了题为“WLG coordinates multi-stress tolerance in rice by regulating DST-dependent H2O2 homeostasis and stomatal aperture”的研究论文。研究揭示了WLG-DST-Prx24模块调控气孔运动与活性氧稳态，从而提高水稻干旱、盐和热胁迫耐受性的分子机制。 

干旱、盐害与高温胁迫往往在田间叠加发生，严重制约水稻产量。气孔由成对保卫细胞构成，控制CO2吸收与蒸腾失水：在干旱和盐胁迫下，植株需要关闭气孔以保水、限制钠离子吸收，高温下则需开放气孔以蒸腾降温，这一“生理矛盾”在干旱高温叠加时尤为突出。保卫细胞中过氧化氢（H2O2）是关键信号分子，而水稻如何协同调控气孔运动与活性氧信号、抵御多重胁迫的分子机制，此前一直尚不明确。 

WIDTH OF LEAF AND GRAIN（WLG）是该课题组前期通过全基因组关联分析鉴定到、能同时调控水稻叶片宽度与谷粒宽度的基因位点，编码RING-H2型E3泛素连接酶。该泛素连接酶可通过降解LARGE2蛋白调控水稻叶宽与粒宽，并以温度依赖的方式调控水稻穗粒数（Yue et al 2024, Plant Cell）。本研究中，课题组研究人员发现WLG基因受干旱、盐和热胁迫诱导，其蛋白稳定性也会在胁迫条件下增强。WLG过表达株系能显著提升水稻在干旱、高盐和高温以及干旱高温复合逆境胁迫下的抗性，而wlg突变体对上述胁迫更为敏感。机制解析结果表明：WLG可直接泛素化并降解转录因子DST，解除DST对过氧化物清除酶基因Prx24的转录激活作用，促使保卫细胞积累H2O2。H2O2积累一方面诱导气孔关闭，降低气孔导度与蒸腾速率，增强植株保水能力并限制钠离子吸收；另一方面诱导热激蛋白表达，提升水稻耐热性。同时，DST可反向抑制WLG的转录，二者形成负反馈回路以维持细胞内H2O2稳态。此外，WLGhap.B对DST的泛素化与降解能力比WLGhap.A更强，携带WLGhap.B的水稻材料耐逆性显著提高，证明WLGhap.B是可同时改良产量与耐逆性的优异单倍型。 

该研究阐明了WLG-DST-Prx24模块整合“泛素化降解和转录反馈”调控水稻H2O2稳态和气孔运动的核心机制，为理解作物应对复合胁迫提供了新视角，也为培育高产、抗旱耐盐耐热的水稻品种提供了重要基因靶点。 

华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室博士研究生汪志鹏为第一作者，胡红红教授为通讯作者。华中农业大学熊立仲教授也参与了该研究。中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士提供了dst突变体材料。已毕业博士生王胜昌、岳志闯、陈永强、袁洋，在读博士生冯雪歌、梁迪云也做出了重要贡献。该研究得到生物育种国家科技重大专项、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费资助。 

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-77791-8 

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