Responses of WAK gene family to stress conditions and their applications in improving rapeseed tolerance

LIU Fei; TIAN Tian; LIU Wan-xin; LI Shan-shan; CAI Wen-bo; WANG Dao-jie; YANG Cui-ling

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2026258

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Responses of WAK gene family to stress conditions and their applications in improving rapeseed tolerance

更新时间：2026-11-03

- Responses of WAK gene family to stress conditions and their applications in improving rapeseed tolerance
- Chinese Journal of Oil Crop Sciences Vol. 48, Issue 5, Pages: 19-33(2026)
- 作者机构：
  
  河南大学生命科学学院/农学院省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室，河南郑州，450046
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19802/j.issn.1007-9084.2026258
  CLC： S565.4
- Received：30 July 2026，
  
  Published：25 October 2026
- 稿件说明：
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刘飞,田甜,刘婉昕等.植物细胞壁相关激酶（WAK）基因家族响应逆境胁迫研究进展及其在油菜抗逆改良中的应用[J].中国油料作物学报,2026,48(05):19-33.

LIU Fei,TIAN Tian,LIU Wan-xin,et al.Responses of WAK gene family to stress conditions and their applications in improving rapeseed tolerance[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(05):19-33.
刘飞,田甜,刘婉昕等.植物细胞壁相关激酶（WAK）基因家族响应逆境胁迫研究进展及其在油菜抗逆改良中的应用[J].中国油料作物学报,2026,48(05):19-33. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2026258.

LIU Fei,TIAN Tian,LIU Wan-xin,et al.Responses of WAK gene family to stress conditions and their applications in improving rapeseed tolerance[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(05):19-33. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2026258.

摘要

植物在整个生命周期中持续面临干旱、盐碱、极端温度、重金属以及病原菌侵染等环境胁迫，这些因素严重制约作物产量和品质。细胞壁是植物细胞与外界环境接触的关键界面，不仅提供结构支撑，也参与胁迫信号感知与传递。细胞壁相关激酶（wall-associated kinase

WAK）是一类定位于细胞壁-质膜界面的受体样蛋白激酶，其胞外结构域可与果胶及其降解片段互作，从而感知细胞壁完整性的动态变化，并参与调控植物生长发育、病原防御和非生物胁迫适应。本文从WAK/WAKL基因家族的结构特征与进化模式出发，系统梳理了其在干旱、盐碱、极端温度等非生物胁迫以及病原防御中的功能；在此基础上，分析WAK与ROS、Ca²⁺和MAPK级联的信号网络关系。最后，本文讨论WAK/WAKL基因在油菜抗逆遗传改良中的潜在应用价值与主要挑战，以期为理解WAK/WAKL介导的胁迫感知机制和作物抗逆育种提供参考。

Abstract

Plants continuously face challenges from pathogen infection and environmental stresses including drought

salinity

extreme temperatures

and heavy metals throughout their life cycle

which severely constrain crop yield and quality. Cell wall

as the interface between plant cells and the external environment

not only provides structural support but also serves as a dynamic platform for stress signal perception and transduction. Wall-associated kinases (WAK) are a unique family of receptor-like kinases localized at cell wall–plasma membrane interface. Their extracellular domains interact with pectin and its degradation products

enabling them to monitor dynamic changes in cell wall integrity and participate in regulating plant growth

development

pathogen defense

and abiotic stress adaptation. This review summarizes the structural features

evolutionary patterns

and molecular regulatory mechanisms of WAK/WAKL gene family

with emphasis on their functions in abiotic stress responses including drought

salinity

and extreme temperatures

as well as the associated signaling networks involving ROS

Ca²⁺

and MAPK cascades. Representative functions of WAK in pathogen defense are also outlined. Finally

we discuss the potential applications and major challenges of WAK/WAKL genes in genetic improvement of stress resilience in oilseed rape (

Brassica napus

)

aiming to provide a reference for understanding WAK-mediated stress perception mechanisms and crop stress-resistance breeding.

关键词

Keywords

references

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