水稻耐不耐旱，和葉子的厚實(shí)程度相關(guān)，這是由什么因素決定的？日前，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，水稻基因組中的三個(gè)耐旱基因可以“團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)”，共同調(diào)控強(qiáng)化其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，讓葉片更厚實(shí)，由此提高全生育期耐旱性。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《分子植物》上。
該研究團(tuán)隊(duì)介紹，近年來，水資源短缺和干旱頻發(fā)嚴(yán)重威脅水稻生產(chǎn)，因此，提高水稻的耐旱性至關(guān)重要。既有研究表明，水稻耐旱性受多個(gè)基因調(diào)控，盡管已有多個(gè)相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)、克隆，但科學(xué)家對這些基因之間的相互作用、協(xié)同效應(yīng)理解還不充分，可直接應(yīng)用于育種實(shí)踐的基因資源仍然有限。此外，水稻細(xì)胞壁中的木質(zhì)素已被證明與干旱耐受性緊密相關(guān)，但其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和作用機(jī)制仍未被闡釋清楚。
研究團(tuán)隊(duì)利用408份水稻核心種質(zhì)，通過全基因組關(guān)聯(lián)分析，定位到OsMYB2、OsGH18和OsCAD3三個(gè)耐旱相關(guān)基因。研究表明，在外界干旱因素的“脅迫”下，基因OsMYB2可正向調(diào)控另外兩個(gè)基因，而基因OsGH18還可以進(jìn)一步釋放第三個(gè)基因OsCAD3的活性，促進(jìn)水稻內(nèi)木質(zhì)素的合成與細(xì)胞壁增厚，進(jìn)而減少葉片水分蒸發(fā)，增強(qiáng)其保水與耐旱能力。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，三個(gè)基因能夠形成功能模塊，協(xié)同調(diào)控水稻內(nèi)木質(zhì)素的積累。
記者了解到，基于該基因互作規(guī)律構(gòu)建出的遺傳模型，可高效預(yù)測水稻群體抗旱等級、干旱相對株高和產(chǎn)量性狀，并為水稻抗旱育種提供優(yōu)異的供體，故該研究成果為開展水稻抗旱種質(zhì)定向設(shè)計(jì)育種提供了重要靶點(diǎn)和新思路。
