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水稻抗逆功能基因研究新进展

  水稻抗病基因研究新进展

  8月1日,国际知名学术期刊“基因与发育”(Genes Development)正式发表了有关中国旱稻水分调控新机制的研究论文。本研究成果由分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究组完成。经过多年的努力,团队在水稻重要性状遗传和功能基因研究方面取得了一批重要成果。这是国际知名学术期刊第五次发表水稻重要功能基因研究成果。随着人口增长,社会经济发展和自然气候条件变化,水资源短缺,土壤盐渍化沙化趋势日益加剧,干旱和盐碱化已成为造成作物产量和品质下降的两大环境因素。为解决这一农业问题,世界各国的植物学家都对作物抗逆性的研究给予了高度重视,并将较高的抗逆性作为评价作物优良品种的重要指标之一。开展作物抗性分子遗传机理研究可为提高作物抗病性分子育种提供理论依据。为了寻找与水稻抗逆相关的基因,林洪轩的研究团队通过大规模筛选水稻EMS突变体突变株获得了强大的抗旱,耐盐和稳定遗传水稻突变体,突变体dst(抗旱耐盐),以此为研究材料,研究人员林洪宣指导博士研究生黄新源,晁代印利用基于图谱的克隆方法分离克隆了控制抗性性状的基因DST,基因编码的蛋白质只含有一个C2H2型锌指结构域,后来被证明是一种新的核转录因子,在dst突变体中,这种蛋白质的两个氨基酸变异显着降低了DST的转录激活活性,他们的研究表明DST ,作为胁迫抵抗的负调控因子,可以直接下调过氧化氢代谢相关基因(如过氧化物酶基因)的表达其功能缺失,从而降低了过氧化氢的清除能力,在保卫细胞中积累了叶片气孔关闭,减少了水分的蒸发,最终提高了水稻的抗旱耐盐能力。重要的是,与对照(野生型)相比,抗性增强的dst突变体在正常生长中没有显示任何显着变化,这促进了该基因在作物抗性育种中的应用。通过一系列的实验,揭示了水稻抗旱耐盐的分子调控机制。即在干旱胁迫下,水稻减少了DST的表达,减少了过氧化氢代谢相关基因的表达,降低了叶片气孔开度,控制了水分流失,增强了抗旱抗盐能力。研究成果深化了人们对耐逆性遗传调控机制的认识,为抗逆性分子育种提供了具有自主知识产权的重要新基因,本研究得到国家自然科学基金,中国科学院上海科学技术委员会科学技术研究“973”项目和“863”专项课题(来源:中国科学院上海生命科学研究院)

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