近日，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所研究員張建福、中國(guó)科學(xué)院院士謝華安團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《BMC Plant Biology》上發(fā)表最新研究成果，系統(tǒng)揭示了雜交水稻新品種“內(nèi)6優(yōu)7075”抗病性與耐旱性的分子機(jī)制。
“水稻是世界主要糧食作物之一，病害和干旱是影響其產(chǎn)量的重要因素?！痹撜撐牡谝蛔髡?、省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所副研究員崔麗麗博士表示，研究與推廣兼具抗病性和耐旱性的新型水稻品種，對(duì)應(yīng)對(duì)糧食安全和環(huán)境變化具有重要意義。
“內(nèi)6優(yōu)7075”是省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所近年來(lái)選育的優(yōu)質(zhì)雜交水稻品種，有高產(chǎn)、抗病和耐旱等優(yōu)勢(shì)，但其具體分子機(jī)制尚不明確。為此，研究團(tuán)隊(duì)圍繞“內(nèi)6優(yōu)7075”及其父本“?；?075”、母本“內(nèi)香6A”展開(kāi)了多組學(xué)研究，探尋水稻更抗病、耐旱的“遺傳密碼”。
研究發(fā)現(xiàn)，“內(nèi)6優(yōu)7075”及其母本對(duì)白葉枯病和稻瘟病的抗性表現(xiàn)顯著優(yōu)于其父本。進(jìn)一步研究表明，其抗病性與“Xa21”“CDPK”“RPM1”等3個(gè)關(guān)鍵基因密切相關(guān)。它們可通過(guò)介導(dǎo)超敏反應(yīng)，顯著增加植物對(duì)病原菌的抗性。一個(gè)名為“WRKY1”的轉(zhuǎn)錄因子，則能夠與特定的基因序列結(jié)合，從而激活防御相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡，即主動(dòng)去除體內(nèi)非必需細(xì)胞，從而提高植物的抗病能力。此外，“PR1”基因的激活，也能夠有效調(diào)控植物的防御信號(hào)，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗病性。
在耐旱性方面，“內(nèi)6優(yōu)7075”的天賦則更多來(lái)自其父本。這主要?dú)w功于“MAPKKK17”“WAK60”兩個(gè)功能基因。
前者通過(guò)調(diào)控植物的脫落酸應(yīng)激響應(yīng)，顯著提高植株對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)能力。作為一種抑制生長(zhǎng)的植物激素，脫落酸因能促使植物葉子脫落而得名。當(dāng)植物遭遇干旱天氣時(shí)，它們會(huì)自然產(chǎn)生脫落酸，通過(guò)“關(guān)閉”葉子上的細(xì)胞減少來(lái)水分流失、讓植物停止生長(zhǎng)以減少水分消耗等方式，幫助植物在干旱條件下求生。
后者則通過(guò)促進(jìn)氣孔發(fā)育和功能優(yōu)化，改善植物的水分利用效率，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了其抗旱能力。
值得一提的是，研究人員通過(guò)基因測(cè)序分析還發(fā)現(xiàn)，“內(nèi)6優(yōu)7075”的基因表達(dá)模式更傾向于親本之一的特異性表達(dá)，而非簡(jiǎn)單的中間狀態(tài)。也就是說(shuō)，它在遺傳過(guò)程中，能夠傳承“父母”各自所長(zhǎng)，集多種優(yōu)勢(shì)于一身。這一獨(dú)特的表達(dá)特征，為雜種優(yōu)勢(shì)的分子機(jī)制研究提供了新的視角與理論依據(jù)，對(duì)未來(lái)水稻的抗性育種研究具有重要啟示意義。
