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熊立仲课题组发现增强水稻抗旱性的上游调控基因


  本报讯(通讯员陈春芬 杨梅)我校科研人员日前成功分离出一个对水稻抗旱改良有显著作用的基因OsSKIPa。研究表明,提高此基因在植物体内的表达水平可以显著地提高水稻的抗旱性。
  相关成果4月14日发表在国际权威学术杂志美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。文章通讯作者为我校生命科学技术学院“2007年度国家杰出青年科学基金”获得者熊立仲教授,第一作者为生科院2000级本硕博连读研究生侯昕。
  有资料表明,作为我国主要口粮,水稻的生产直接受到水资源分布的影响。根据农业部2008年公开数据显示,每年农业用水占全国用水总量的68%,其中水稻用水量又占农业用水量的六成。水稻种植的需水量大和我国水资源的严重缺乏之间所存在的矛盾,已成为制约我国农业生产发展的瓶颈。
  OsSKIPa基因是通过基因芯片技术和转基因技术筛选得到的众多候选基因中的一个。研究表明,作为抗旱基因中的“上游”调控基因,OsSKIPa基因会调动其它水稻抗旱基因的表达,从而增强水稻细胞的活力,提高水稻在缺水条件下的生存能力,降低干旱引起的产量损失。这种类似触发链式反应的独特作用机制以前从未在水稻研究中发现过。实验显示,转入该基因后水稻幼苗的存活率约是平常的2到4倍,产量和结实率则提高20%左右。
  进一步的研究表明,OsSKIPa的同源基因SKIP基因在真核生物中普遍存在,但每个物种的基因组中都只有一个。虽然SKIP本身具有极其保守结构和序列,但水稻、人和酵母三类生物中的SKIP蛋白具有完全不同的结合蛋白,这种唯一性和特异性对基因的进化和新的抗旱基因的发掘具有重要意义。
  熊立仲介绍说,本项成果是利用反向遗传学的方法初步鉴定出了水稻抗逆性相关基因OsSKIPa的功能,加深了我们对水稻抗逆分子机制的了解。同时该基因的发现也对抗逆分子育种改良水稻品种有着重要的潜在价值。
  熊立仲所在的张启发院士水稻创新团队围绕绿色超级稻战略构想,近年来在水稻生物学基础研究领域屡有突破。该团队分离出控制水稻产量和生育期的多效性基因新闻入选2008年度“中国基础研究十大新闻”。