水稻的耐旱能力與葉片厚實(shí)度密切相關(guān)，這背后的調(diào)控機(jī)制是什么？近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究揭示，水稻基因組中的三個(gè)耐旱基因能協(xié)同作用，通過強(qiáng)化細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)讓葉片更厚實(shí)，從而提升全生育期的耐旱性。該成果已發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《分子植物》。

團(tuán)隊(duì)介紹，當(dāng)前水資源短缺和干旱頻發(fā)對水稻生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，提升水稻耐旱性意義重大。現(xiàn)有研究顯示，水稻耐旱性受多基因調(diào)控，雖已發(fā)現(xiàn)并克隆多個(gè)相關(guān)基因，但對基因間相互作用及協(xié)同效應(yīng)的認(rèn)知仍不足，可直接用于育種的基因資源也較為有限。此外，水稻細(xì)胞壁中的木質(zhì)素與干旱耐受性緊密相關(guān)，但其基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和作用機(jī)制尚未完全闡明。

研究團(tuán)隊(duì)借助408份水稻核心種質(zhì)，通過全基因組關(guān)聯(lián)分析，定位到OsMYB2、OsGH18和OsCAD3三個(gè)耐旱相關(guān)基因。實(shí)驗(yàn)表明，在干旱脅迫下，OsMYB2可正向調(diào)控OsGH18和OsCAD3，而OsGH18還能進(jìn)一步激活OsCAD3的活性，促進(jìn)木質(zhì)素合成與細(xì)胞壁增厚，減少葉片水分蒸發(fā)，增強(qiáng)保水和耐旱能力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)基因形成功能模塊，協(xié)同調(diào)控水稻體內(nèi)木質(zhì)素的積累。

基于這些基因互作規(guī)律構(gòu)建的遺傳模型，能高效預(yù)測水稻群體的抗旱等級、干旱相對株高及產(chǎn)量性狀，還可為抗旱育種提供優(yōu)質(zhì)供體材料。該研究為水稻抗旱種質(zhì)的定向設(shè)計(jì)育種提供了關(guān)鍵靶點(diǎn)和全新思路。

原標(biāo)題：《科學(xué)新知｜科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻基因可“合力”抗旱 為水稻育種提供新思路》

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