據(jù)中國(guó)農(nóng)科院最新消息,中國(guó)水稻研究所水稻功能基因組學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校合作,研究發(fā)現(xiàn)水稻基因PSL1突變直接導(dǎo)致其葉片在低濕度和高光環(huán)境下發(fā)生超敏卷曲,從而提高耐旱性。這就揭示了水稻細(xì)胞結(jié)構(gòu)和水分關(guān)系的作用機(jī)理,為提升水稻抗旱性提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果新近在線發(fā)表于《新植物學(xué)家(New Phytologist)》。
光敏感卷葉突變體psl1的表型特征及其影響水稻細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)的方式
中國(guó)水稻研究所研究員張光恒介紹,水稻生長(zhǎng)季節(jié)中的高溫和強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水分流失。植物通過卷葉來應(yīng)激響應(yīng)中午的極端溫度和光照,從而減少水分流失。這種午間“小睡”式的“中午光合作用受到抑制”是植物避免環(huán)境脅迫損害的關(guān)鍵適應(yīng)機(jī)制。
團(tuán)隊(duì)從光敏卷葉突變體中克隆并鑒定出一個(gè)半乳糖醛酸酶(一種果膠降解酶)編碼基因PSL1,該基因突變后導(dǎo)致水稻根和葉片組織中的細(xì)胞壁增厚,泡狀細(xì)胞比例增加,直接導(dǎo)致葉片在低濕度和高光環(huán)境下發(fā)生超敏卷曲,從而提高耐旱性。生化分析結(jié)果揭示了重組PSL1蛋白的半乳糖醛酸酶活性,與野生型植株相比,psl1突變體細(xì)胞壁組分中果膠含量顯著增加,從而降低了植株水分滲透脅迫和干旱環(huán)境下的水分流失,進(jìn)而增強(qiáng)了突變植株的耐旱性。該研究為抗旱育種工作提供了重要的理論依據(jù)。
研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目及浙江省人才項(xiàng)目支持。