科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻基因可“合力”抗旱 為水稻育種提供新思路 揭示耐旱基因協(xié)同機制
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團隊近日發(fā)現(xiàn)，水稻基因組中的三個耐旱基因可以協(xié)同作用，共同調(diào)控細胞壁結(jié)構(gòu)，使葉片更厚實，從而提高全生育期的耐旱性。這項研究成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《分子植物》上。
近年來，水資源短缺和干旱頻發(fā)對水稻生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此提高水稻的耐旱性變得至關(guān)重要。盡管已有多個相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)并克隆，但科學(xué)家們對這些基因之間的相互作用及協(xié)同效應(yīng)仍理解不足，可用于育種實踐的基因資源仍然有限。此外，水稻細胞壁中的木質(zhì)素已被證明與干旱耐受性密切相關(guān)，但其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和具體機制尚未完全闡明。
研究團隊利用408份水稻核心種質(zhì)進行全基因組關(guān)聯(lián)分析，定位到OsMYB2、OsGH18和OsCAD3這三個耐旱相關(guān)基因。研究表明，在干旱條件下，OsMYB2基因可正向調(diào)控另外兩個基因，而OsGH18基因還能進一步激活OsCAD3基因，促進水稻內(nèi)木質(zhì)素的合成與細胞壁增厚，減少葉片水分蒸發(fā)，增強保水與耐旱能力。進一步研究還發(fā)現(xiàn)，這三個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。
基于該基因互作規(guī)律構(gòu)建出的遺傳模型，可以高效預(yù)測水稻群體的抗旱等級、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。這一研究成果為開展水稻抗旱種質(zhì)定向設(shè)計育種提供了重要靶點和新思路。
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