水稻抗旱基因协作机制：科学家发现关键新路径

来源：光明日报

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本报北京1月26日电（记者杨舒）

水稻耐不耐旱，和叶片厚实程度密切相关，这背后的决定因素是什么？近日，中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计与技术创新团队发现，水稻基因组中的三个耐旱基因能够“协同作战”，共同调控并强化其细胞壁结构，使叶片更加厚实，从而显著提高水稻在全生育期的抗旱能力。相关研究成果近日发表在学术期刊《分子植物》上。

该研究团队介绍，近年来，水资源短缺和干旱频发严重威胁水稻生产，因此，提升水稻的耐旱性至关重要。已有研究表明，水稻耐旱性受多个基因调控，尽管已有多个相关基因被发现、克隆，但科学家对这些基因之间的相互作用、协同效应理解仍不充分，可直接应用于育种实践的基因资源仍然有限。此外，水稻细胞壁中的木质素已被证明与干旱耐受性紧密相关，但其基因调控网络和作用机制仍未被阐释清楚。

研究团队利用408份水稻核心种质，通过全基因组关联分析，定位到OsMYB2、OsGH18和OsCAD3三个耐旱相关基因。研究表明，在外界干旱因素的胁迫下，基因OsMYB2可以正向调控另外两个基因，而基因OsGH18还可以进一步释放第三个基因OsCAD3的活性，促进水稻内部木质素的合成与细胞壁增厚，进而减少叶片水分蒸发，增强其保水与耐旱能力。进一步研究还发现，三个基因能够形成功能模块，协同调控水稻内木质素的积累。

记者了解到，基于该基因互作规律构建出的遗传模型，可高效预测水稻群体抗旱等级、干旱相对株高和产量性状，并为水稻抗旱育种提供优异的供体，因此该研究成果为开展水稻抗旱种质定向设计育种提供了重要靶点和新思路。