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熊立仲課題組發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)水稻抗旱性的上游調(diào)控基因


  本報(bào)訊(通訊員陳春芬 楊梅)我??蒲腥藛T日前成功分離出一個(gè)對(duì)水稻抗旱改良有顯著作用的基因OsSKIPa。研究表明,提高此基因在植物體內(nèi)的表達(dá)水平可以顯著地提高水稻的抗旱性。
  相關(guān)成果4月14日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)雜志美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。文章通訊作者為我校生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院“2007年度國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”獲得者熊立仲教授,第一作者為生科院2000級(jí)本碩博連讀研究生侯昕。
  有資料表明,作為我國(guó)主要口糧,水稻的生產(chǎn)直接受到水資源分布的影響。根據(jù)農(nóng)業(yè)部2008年公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示,每年農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)用水總量的68%,其中水稻用水量又占農(nóng)業(yè)用水量的六成。水稻種植的需水量大和我國(guó)水資源的嚴(yán)重缺乏之間所存在的矛盾,已成為制約我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。
  OsSKIPa基因是通過(guò)基因芯片技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)篩選得到的眾多候選基因中的一個(gè)。研究表明,作為抗旱基因中的“上游”調(diào)控基因,OsSKIPa基因會(huì)調(diào)動(dòng)其它水稻抗旱基因的表達(dá),從而增強(qiáng)水稻細(xì)胞的活力,提高水稻在缺水條件下的生存能力,降低干旱引起的產(chǎn)量損失。這種類(lèi)似觸發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的獨(dú)特作用機(jī)制以前從未在水稻研究中發(fā)現(xiàn)過(guò)。實(shí)驗(yàn)顯示,轉(zhuǎn)入該基因后水稻幼苗的存活率約是平常的2到4倍,產(chǎn)量和結(jié)實(shí)率則提高20%左右。
  進(jìn)一步的研究表明,OsSKIPa的同源基因SKIP基因在真核生物中普遍存在,但每個(gè)物種的基因組中都只有一個(gè)。雖然SKIP本身具有極其保守結(jié)構(gòu)和序列,但水稻、人和酵母三類(lèi)生物中的SKIP蛋白具有完全不同的結(jié)合蛋白,這種唯一性和特異性對(duì)基因的進(jìn)化和新的抗旱基因的發(fā)掘具有重要意義。
  熊立仲介紹說(shuō),本項(xiàng)成果是利用反向遺傳學(xué)的方法初步鑒定出了水稻抗逆性相關(guān)基因OsSKIPa的功能,加深了我們對(duì)水稻抗逆分子機(jī)制的了解。同時(shí)該基因的發(fā)現(xiàn)也對(duì)抗逆分子育種改良水稻品種有著重要的潛在價(jià)值。
  熊立仲所在的張啟發(fā)院士水稻創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)圍繞綠色超級(jí)稻戰(zhàn)略構(gòu)想,近年來(lái)在水稻生物學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域?qū)矣型黄?。該團(tuán)隊(duì)分離出控制水稻產(chǎn)量和生育期的多效性基因新聞入選2008年度“中國(guó)基礎(chǔ)研究十大新聞”。