干旱，嚴重影響水稻正常生長發(fā)育。每年，我國70%以上的中低產(chǎn)田大幅度減產(chǎn)的主要原因就是干旱。如果能在基因?qū)用嬲业秸{(diào)控水稻耐旱性的“開關(guān)”，就能精準選育出更多耐旱性新品種，助力水稻增產(chǎn)。
這樣的“開關(guān)”由福建科技工作者找到了，而且不止一個。
近日，福建省農(nóng)科院水稻研究所張建福研究員、謝華安院士團隊在植物學(xué)國際期刊《Plant Physiology》發(fā)表研究論文，揭示了調(diào)控水稻耐旱性的分子新機制。
科研團隊聚焦一個叫作“OsNAC78”的基因。它們以秈稻品種“75-1-127”和粳稻品種“日本晴”為試驗對象。對前者，通過基因編輯技術(shù)，敲除“OsNAC78”基因；對后者，則讓“OsNAC78”基因大量表達。隨后，人為創(chuàng)造干旱條件，觀察兩種水稻的生長情況。
經(jīng)過持續(xù)的比對，科研團隊發(fā)現(xiàn)，敲除了“OsNAC78”基因的水稻耐旱性顯著降低；而“OsNAC78”基因過表達的水稻，耐旱性增強。
這表明，“OsNAC78”基因能夠調(diào)控水稻的耐旱性。那么，這個過程是如何發(fā)生的呢？這就需要進一步研究，找到其調(diào)控通路。
人們已經(jīng)了解，基因往往不是獨立發(fā)揮作用的，基因之間可能相互抑制，也可能相互協(xié)同。這個過程被稱為“基因互作”。進一步研究證實，在水稻細胞中，存在很多與“OsNAC78”相愛相殺的互作基因，比如“OsGSTU37”和“OsNACIP6”。
據(jù)了解，“OsNACIP6”是一種未知功能的蛋白。它和“OsNAC78”一樣，都能正向調(diào)控水稻耐旱性。同時，它們還能在細胞核內(nèi)特異性互作，二者同心協(xié)力，聯(lián)合加強另一基因“OsGSTU37”的表達，從而在干旱條件下，及時清除水稻體內(nèi)的活性氧成分。
所謂活性氧，是細胞內(nèi)氧氣代謝產(chǎn)物，具有較強的氧化能力。在正常情況下，植物體內(nèi)的活性氧含量處在一個較低水平，不會對植物產(chǎn)生傷害。但遇到干旱時，植物體內(nèi)活性氧含量將明顯增加。活性氧大量積累后，就會造成植物氧化損傷。因此，提高水稻細胞活性氧清除能力，即抗氧化能力，有助于提高其耐旱性。
總而言之，這是一個涉及多個關(guān)聯(lián)基因，且相互影響、相互作用，聯(lián)合調(diào)控水稻耐旱性的過程。
不久前，同一個科研團隊還在國際期刊《Plant Science》上發(fā)表了另一篇研究論文，揭示了調(diào)控水稻耐旱性的又一個分子新機制。該研究發(fā)現(xiàn)了一個被命名為“OsBBP1”的新基因。該基因可調(diào)控多種與活性氧清除相關(guān)的基因表達，增強活性氧清除能力，提高水稻在干旱條件下的生存能力，減少干旱引起的水稻產(chǎn)量損失。
近年來，張建福研究員、謝華安院士團隊在水稻耐旱性分子機制研究上已取得系列成果。去年，他們在國際期刊《BMC Plant Biology》上發(fā)表論文，揭示控制水稻理想株型的主效基因“IPA1”與水稻耐旱性之間的關(guān)聯(lián)性。這些成果運用于育種實踐上，將加快定向選育出高耐旱性水稻新品種。（記者 張輝 通訊員 謝云杰 胡海明）
來源：福建日報
