研究发现敲除一个基因，可提高水稻抗旱性

干旱是限制水稻（Oryza stative L.）生产的主要因素之一。发掘抗旱相关基因的优良等位变异对水稻抗旱遗传改良具有重要意义。当植物受到干旱胁迫，其体内的ROS稳态会被打破，并最终导致植物生长放缓甚至细胞程序性死亡。因此，挖掘水稻ROS清除相关基因并解析其作用机制，将为水稻抗旱育种提供理论依据。

JIPB近日在线发表了中国农业大学李自超/李金杰团队题为“Variations in OsSPL10 confer drought tolerance by directly regulating OsNAC2 expression and ROS production in rice”的研究论文（‍https://doi.org/10.1111/jipb.13‍414）。该研究鉴定了一个参与调控水稻抗旱性的SPL转录因子家族成员OsSPL10。研究发现OsNAC2是OsSPL10的下游靶基因，前人研究报道OsNAC2通过调控下游ROS相关基因OsAP37和OsCOX11的表达负向调控水稻抗旱性（Mao et al., 2018）。OsSPL10的单倍型和等位基因频率分析结果表明，大多数旱稻和水稻改良品种携带OsSPL10Hap1等位变异，而OsSPL10Hap2等位变异主要存在于水稻和地方品种中。进一步研究发现具有OsSPL10Hap1等位变异的品种，OsSPL10及其下游基因OsNAC2的表达水平较低，导致OsAP37的表达量下降，OsCOX11的表达量升高，最终减少活性氧的积累和细胞程序性死亡，使植株具有更强的抗旱性。此外，OsSPL10基因沉默和敲除都会诱导气孔快速关闭，防止水分流失，从而提高水稻的抗旱性。综上所述，干旱胁迫下OsSPL10通过直接调控OsNAC2的表达来控制ROS的积累；通过参与调控气孔开闭，减少水分蒸发；OsSPL10Hap1可能是提高水稻抗旱性的优良等位变异。

图1. OsSPL10通过影响气孔开闭及活性氧积累负向调控水稻的抗旱性

图2. OsSPL10参与调控水稻抗旱性的模式图

李金杰团队前期通过正向遗传学方法克隆了控制水稻表皮毛形成和延伸的基因OsSPL10（Li et al., 2021），本研究报道了OsSPL10调控水稻抗旱性的新功能及作用机制，并鉴定了OsSPL10的抗旱优良等位变异，研究结果为作物抗旱遗传改良提供了新的见解。

中国农业大学博士研究生李颖秀和韩市陈为共同第一作者。中国农业大学李金杰副教授为论文通讯作者。上海师范大学明凤教授为本研究提供了重要帮助。中国农业大学李自超教授、张洪亮教授和张战营副教授为论文共同作者。该研究得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、三亚崖州湾科技城研究计划项目和海南省崖州湾种子实验室项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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