水稻抗旱的关键酶

2013-10-17 | 作者: | 标签: 水稻抗旱的关键酶

图bbc.co.uk

10月14日,华中农大作物遗传改良国家重点实验室水稻团队的一篇题为“一个关键巨型酶DWA1通过调节干旱诱导的表皮蜡质合成来控制水稻抗旱适应性”(Putative megaenzyme DWA1 plays essential roles in drought resistance by regulating stress-induced wax deposition in rice)的学术论文在线发表在美国科学院院刊(PNAS)上。该成果解开了水稻表皮蜡质合成途径上的一个新的关键酶DWA1控制水稻抗旱适应能力的秘密。

论文第一作者为华中农大博士生朱晓义,通讯作者为该校熊立仲教授。

干旱等非生物逆境会抑制农作物的生长并造成严重的减产,但植物们也有自己的“应对策略”。从水生的藻类进化到陆生植物,植物最外层的表皮蜡质为它们提供了必需的保护层以阻挡体内水分流失,使得植物能够适应干旱等不利环境。因此,如何利用表皮蜡质这一关键适应性性状以增强植物的耐旱性是作物抗逆遗传改良的一个重要课题。多年来,研究人员致力于研究拟南芥、玉米等物种在自然生长条件下表皮蜡质的合成及其遗传调控,并尝试利用所发掘的基因进行抗旱性改良,但是,改良后的转基因植株却普遍出现矮小和育性下降等负面性状。因而,研究干旱诱导的表皮蜡质特异性合成对植物抗逆遗传改良具有更为关键的意义。

该论文报道了水稻中一个特异性控制干旱逆境下表皮蜡质合成的基因DWA1(Drought-induced Wax Accumulation 1)。该基因在维管植物中高度保守,并编码着一个未经报道的巨型蛋白(由2391个氨基酸组成)。此基因在维管组织和表皮中特异表达,且受干旱等逆境强烈诱导:正常生长情况下缺失该基因的水稻与野生型水稻无明显差异,但在干旱胁迫下,缺失该基因的水稻由于叶片表皮蜡质缺陷则对干旱极度敏感,更容易导致严重减产。进一步研究发现,该基因编码蛋白为处于蜡质合成途径上的一个新的关键酶,通过控制干旱胁迫下超长链脂肪酸的合成和积累,调节表皮蜡质合成,进而控制植物对干旱的适应能力。

过去人们对干旱诱导的表皮蜡质特异性合成的遗传和分子基础知之甚少,这项研究加深了人们对植物干旱适应机制的认识,而DWA1控制干旱特异诱导的蜡质合成这一发现更是对农作物抗旱遗传改良有着重要的意义。

原文见南湖新闻网,论文链接:http://www.pnas.org/content/early/2013/10/09/1316412110.abstract


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