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    福建省科學家破譯水稻耐旱基因密碼

    2024-05-23 09:38:35? 作者:   來源:東南網   責任編輯:肖練冰

    東南網5月22日訊(福建日報記者 張輝 通訊員 謝云杰 胡海明) 干旱,嚴重影響水稻正常生長發育。每年,我國70%以上的中低產田大幅度減產的主要原因就是干旱。如果能在基因層面找到調控水稻耐旱性的“開關”,就能精準選育出更多耐旱性新品種,助力水稻增產。

    這樣的“開關”由福建科技工作者找到了,而且不止一個。

    近日,福建省農科院水稻研究所張建福研究員、謝華安院士團隊在植物學國際期刊《Plant Physiology》發表研究論文,揭示了調控水稻耐旱性的分子新機制。

    科研團隊聚焦一個叫作“OsNAC78”的基因。它們以秈稻品種“75-1-127”和粳稻品種“日本晴”為試驗對象。對前者,通過基因編輯技術,敲除“OsNAC78”基因;對后者,則讓“OsNAC78”基因大量表達。隨后,人為創造干旱條件,觀察兩種水稻的生長情況。

    經過持續的比對,科研團隊發現,敲除了“OsNAC78”基因的水稻耐旱性顯著降低;而“OsNAC78”基因過表達的水稻,耐旱性增強。

    這表明,“OsNAC78”基因能夠調控水稻的耐旱性。那么,這個過程是如何發生的呢?這就需要進一步研究,找到其調控通路。

    人們已經了解,基因往往不是獨立發揮作用的,基因之間可能相互抑制,也可能相互協同。這個過程被稱為“基因互作”。進一步研究證實,在水稻細胞中,存在很多與“OsNAC78”相愛相殺的互作基因,比如“OsGSTU37”和“OsNACIP6”。

    據了解,“OsNACIP6”是一種未知功能的蛋白。它和“OsNAC78”一樣,都能正向調控水稻耐旱性。同時,它們還能在細胞核內特異性互作,二者同心協力,聯合加強另一基因“OsGSTU37”的表達,從而在干旱條件下,及時清除水稻體內的活性氧成分。

    所謂活性氧,是細胞內氧氣代謝產物,具有較強的氧化能力。在正常情況下,植物體內的活性氧含量處在一個較低水平,不會對植物產生傷害。但遇到干旱時,植物體內活性氧含量將明顯增加?;钚匝醮罅糠e累后,就會造成植物氧化損傷。因此,提高水稻細胞活性氧清除能力,即抗氧化能力,有助于提高其耐旱性。

    總而言之,這是一個涉及多個關聯基因,且相互影響、相互作用,聯合調控水稻耐旱性的過程。

    不久前,同一個科研團隊還在國際期刊《Plant Science》上發表了另一篇研究論文,揭示了調控水稻耐旱性的又一個分子新機制。該研究發現了一個被命名為“OsBBP1”的新基因。該基因可調控多種與活性氧清除相關的基因表達,增強活性氧清除能力,提高水稻在干旱條件下的生存能力,減少干旱引起的水稻產量損失。

    近年來,張建福研究員、謝華安院士團隊在水稻耐旱性分子機制研究上已取得系列成果。去年,他們在國際期刊《BMC Plant Biology》上發表論文,揭示控制水稻理想株型的主效基因“IPA1”與水稻耐旱性之間的關聯性。這些成果運用于育種實踐上,將加快定向選育出高耐旱性水稻新品種。


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