5月15日,《植物細胞(The Plant Cell)》在線發(fā)表中國農(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)新團隊最新研究成果。該團隊發(fā)現(xiàn)植物激素細胞分裂素的分布模式在高鹽脅迫處理下會迅速發(fā)生改變,從地上組織向地下根中積累,并發(fā)現(xiàn)過表達AGO2基因可通過表觀修飾激活細胞分裂素轉(zhuǎn)運基因BG3,模擬鹽脅迫狀態(tài)下的細胞分裂素分布模式,從而同時提高水稻產(chǎn)量和抗鹽性。
據(jù)童紅寧研究員介紹,高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是作物育種的長久目標,但由于作物產(chǎn)量和抗性往往具有一定的補償效應(yīng),如何在不利條件下保持高產(chǎn)是育種工作的重大挑戰(zhàn)。細胞分裂素在植物生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用,且有其復(fù)雜的轉(zhuǎn)運系統(tǒng),但在作物中對其功能了解甚少。
該研究首次發(fā)現(xiàn),植物可通過調(diào)整細胞分裂素的空間分布對高鹽脅迫做出響應(yīng),從而提高對脅迫的適應(yīng)性。通過操縱參與此過程的關(guān)鍵組分,不僅可發(fā)揮細胞分裂素促進生長發(fā)育的功能,還可大幅增強植物的耐逆性。與整體操縱激素的含量不同,操縱激素轉(zhuǎn)運體現(xiàn)了一種更經(jīng)濟彈性的原則,并有望克服高產(chǎn)高抗之間的矛盾,因此在分子設(shè)計育種上具有巨大潛力。在此理論基礎(chǔ)上,研究人員發(fā)現(xiàn)過表達AGO2或BG3均可通過改變細胞分裂素空間分布顯著增加水稻粒長和耐鹽性,從而驗證了這一途徑的可行性。
該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項目資助。(通訊員 衛(wèi)斐)