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新发现的基因突变可以生产没有生长缺陷的抗旱作物
来源:国家科技图书文献中心 发布时间:2019-02-02

一项发表在《自然通讯》杂志上的新研究显示,仅仅在植物的维管组织中改变植物类固醇(即油菜素类固醇)的信号,可以有效地增加抗旱性而不牺牲生长。

整个北欧和东欧的降雨量减少以及异常的高温已经导致谷物和马铃薯作物以及其他重要作物的巨大损失。因此,日益明显的是,为了确保粮食安全,将需要在干旱条件下具有生产力的植物品种。这是首次提出在不影响转基因植物生长和发育的情况下提高抗旱性的成功策略。

来自欧洲、美国和日本的国际研究小组由西班牙巴塞罗那农业基因组研究中心(CRAG)的Ana Caño-Delgado带领,重点研究一组植物类固醇,即控制植物发育和生长的油菜素类固醇。已知所谓的植物激素与细胞膜受体结合,导致信号级联,可产生各种效应,如细胞伸长和分裂。以前试图通过改变油菜素类固醇信号传导来推断植物抗旱性的尝试有些成功,然而,由于这些激素对生长的重要影响,总是导致植物变小很多。

本文研究了广泛用作植物生物学模型生物的小型开花植物拟南芥(thale cress或mouse-ear cress)中不同油菜素类固醇受体的突变。研究人员发现,维管组织中油菜素类固醇受体BRL3的过度表达导致对水分缺乏的抗性增加,而且重要的是,与其他突变体不同,不会导致发育和生长缺陷。

研究小组还分析了转基因植物中的代谢物,并表明BRL3过表达通过启动机制使植物准备好对干旱条件作出反应,在正常灌溉条件下,过表达BRL3受体的植物在空中和根部产生更多的渗透保护性代谢物(糖和脯氨酸)。然后,当暴露于干旱条件下,这些保护性代谢物迅速积累在根部,从而保护植物免于干燥。

到目前为止,这一结果只在模型植物中得到证实,然而,该小组目前正致力于将该技术应用于重要作物,例如谷物。这些发现将有助于确保未来的全球粮食安全。这项研究是日益增长的工作的一部分,是寻求开发更健壮的农作物,以更好地抵御气候挑战的潜在灾难性影响。上个月发表的另一篇论文表明,拟南芥中自然发生的表观遗传变异——由修饰的基因表达引起的不涉及底层遗传序列变化的变化——也有助于快速适应性反应。

现在越来越清楚的是,为了养活不断增长的全球人口,需要新的战略组合。也许,基因表达的细微变化可用于生产耐气候作物,而选择性育种可用于生产能够通过表观遗传机制迅速和自然适应环境挑战的作物。  

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原文题目:Newly discovered gene mutation can produce drought-resistant crops without growth defects   

原文来源:  http://news.agropages.com/News/NewsDetail---28434.htm                                          

                       


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