日前,中國水稻研究所水稻功能基因組學(xué)創(chuàng)新團隊與加州大學(xué)伯克利分校合作揭示了水稻細(xì)胞結(jié)構(gòu)和水分關(guān)系方面的作用機理,為提升水稻抗旱性提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《新植物學(xué)家(New Phytologist)》。
據(jù)張光恒研究員介紹,水稻是一種熱帶和亞熱帶的糧食作物,生長季節(jié)中的高溫和強光會導(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,植物“中午光合作用受到抑制”這種午間“小睡”是避免環(huán)境脅迫損害的關(guān)鍵適應(yīng)機制。
研究人員從光敏卷葉突變體中克隆并鑒定出一個半乳糖醛酸酶(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,進而增強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)。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)項目及浙江省人才項目支持。(通訊員 陳鎏琰)
原文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16899