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熊立仲課題組發(fā)現增強水稻抗旱性的上游調控基因


  本報訊(通訊員陳春芬 楊梅)我校科研人員日前成功分離出一個對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的表達水平可以顯著地提高水稻的抗旱性。
  相關成果4月14日發(fā)表在國際權威學術雜志美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。文章通訊作者為我校生命科學技術學院“2007年度國家杰出青年科學基金”獲得者熊立仲教授,第一作者為生科院2000級本碩博連讀研究生侯昕。
  有資料表明,作為我國主要口糧,水稻的生產直接受到水資源分布的影響。根據農業(yè)部2008年公開數據顯示,每年農業(yè)用水占全國用水總量的68%,其中水稻用水量又占農業(yè)用水量的六成。水稻種植的需水量大和我國水資源的嚴重缺乏之間所存在的矛盾,已成為制約我國農業(yè)生產發(fā)展的瓶頸。
  OsSKIPa基因是通過基因芯片技術和轉基因技術篩選得到的眾多候選基因中的一個。研究表明,作為抗旱基因中的“上游”調控基因,OsSKIPa基因會調動其它水稻抗旱基因的表達,從而增強水稻細胞的活力,提高水稻在缺水條件下的生存能力,降低干旱引起的產量損失。這種類似觸發(fā)鏈式反應的獨特作用機制以前從未在水稻研究中發(fā)現過。實驗顯示,轉入該基因后水稻幼苗的存活率約是平常的2到4倍,產量和結實率則提高20%左右。
  進一步的研究表明,OsSKIPa的同源基因SKIP基因在真核生物中普遍存在,但每個物種的基因組中都只有一個。雖然SKIP本身具有極其保守結構和序列,但水稻、人和酵母三類生物中的SKIP蛋白具有完全不同的結合蛋白,這種唯一性和特異性對基因的進化和新的抗旱基因的發(fā)掘具有重要意義。
  熊立仲介紹說,本項成果是利用反向遺傳學的方法初步鑒定出了水稻抗逆性相關基因OsSKIPa的功能,加深了我們對水稻抗逆分子機制的了解。同時該基因的發(fā)現也對抗逆分子育種改良水稻品種有著重要的潛在價值。
  熊立仲所在的張啟發(fā)院士水稻創(chuàng)新團隊圍繞綠色超級稻戰(zhàn)略構想,近年來在水稻生物學基礎研究領域屢有突破。該團隊分離出控制水稻產量和生育期的多效性基因新聞入選2008年度“中國基礎研究十大新聞”。