干旱来了,水稻启动"抗旱模式",可一启动就长不大、结得少——这是困扰育种界几十年的老难题。7月23日,华中农业大学熊立仲教授团队在《细胞》发表最新成果,他们鉴定出一个稻属特有的"智能抗旱基因",让水稻在干旱条件下既能扛住旱、又能保住产。
熊立仲教授团队成员在干旱的水稻田间观察水稻材料。通讯员匡敏 摄
据介绍,干旱是威胁全球作物生产和粮食安全的重要环境因素。植物体内拥有一套经典的抗旱信号系统,广泛参与植物的生长发育和环境响应等关键过程。然而,如直接干预系统往往会引发植物生长抑制、产量下降等副作用。如何在不影响植物正常生长的前提下精准提高其抗旱能力,成为亟待解决的问题。
华农团队以240份水稻种质资源为材料,成功鉴定出一个稻属特有的基因——ROAD1。携带该基因的水稻在干旱胁迫下叶片卷曲程度较轻,产量损失更小。
团队相关负责人介绍,他们研究发现,在水稻的抗旱信号通路中,有一种OsPP2C68蛋白扮演着“刹车”作用,当植物在水分供应充足条件下生长时,会抑制抗旱反应,让水稻“安心生长”。而在干旱来临时,ROAD1蛋白会大量积累并与OsPP2C68结合,解除其“刹车”作用,进而增强植物的抗旱响应。
巧妙的是,ROAD1蛋白在水分充足时,其蛋白水平极低,不影响正常生长;只有在干旱胁迫下才会大量积累并发挥作用。这种“按需启动”的机制,兼顾了水稻的抗旱性与稳产性。
团队还将该基因导入拟南芥、油菜、玉米、小麦和杨树中,均发现这些植物表现出更好的抗旱性。这意味着,这一源自水稻的基因有望成为多种农作物的“跨物种抗旱利器”。
中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康表示,全球气候变暖背景下,干旱灾害风险不断加剧。作物耐旱稳产,关乎粮安与种业振兴,该研究为发掘抗旱基因资源和培育抗旱稳产作物提供了新的思路。
(长江日报记者陈晓彤 通讯员熊海燕 晏华华 实习生卢江瑛)