水稻是我國主要的糧食作物之一，其生長過程需水量大，優(yōu)化其節(jié)水抗旱性狀事關(guān)百姓“飯碗”。近日，上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心首席科學(xué)家羅利軍團隊最新發(fā)現(xiàn)了一個能讓水稻更抗旱的基因OsRINGzf1，該基因通過減少細(xì)胞上的水分通道來減少細(xì)胞失水，提高植株在干旱條件下的保水能力。成果在線發(fā)表于植物學(xué)國際知名期刊《植物生物技術(shù)雜志》。
“我們做了長期的抗旱性遺傳研究，用大量干旱條件和正常條件對比尋找調(diào)控抗旱性的基因，通過精細(xì)定位在水稻第四染色體上發(fā)現(xiàn)了OsRINGzf1。”文章通訊作者、上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心副研究員劉鴻艷介紹說。
第一作者、上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士陳守俊介紹，超表達(dá)該基因(即增加該基因)增強了水稻對干旱脅迫及鹽脅迫的抗性，相反，敲除該基因使水稻對干旱更為敏感。在干旱條件下，超表達(dá)該基因的水稻產(chǎn)量比對照組高10%以上，從而減少干旱帶來的產(chǎn)量損失。
研究人員進(jìn)一步分析揭示其調(diào)節(jié)抗旱機制——可以與OsPIP2；1等6個水通道蛋白結(jié)合，在OsPIP2；1的降解過程中發(fā)揮重要作用。劉鴻艷解釋說：“該基因會給水通道蛋白打標(biāo)記，被打上標(biāo)記的水通道蛋白將被帶到蛋白酶體那里去降解掉?！?/p>
水通道蛋白就是細(xì)胞膜上的“水孔”，為水分跨細(xì)胞運輸提供通道。水分會通過水通道蛋白進(jìn)入到細(xì)胞間隙，再從間隙來到葉表皮下的氣孔處，進(jìn)而在蒸騰作用下蒸發(fā)到空氣中。因此，當(dāng)OsRINGzf1基因增加，水稻的“水孔”減少，水分的流失自然減少。
羅利軍團隊自20世紀(jì)末在全世界范圍內(nèi)收集水稻種質(zhì)資源，在我國建成水稻功能基因資源庫，建立節(jié)水抗旱稻理論與育種體系，以“旱優(yōu)73”為代表的節(jié)水抗旱稻新品種在生產(chǎn)中大面積推廣。
