四川农业大学采用ABA诱导策略表达抗旱基因加强抗旱育种研究

干旱是威胁全球粮食生产的一大因素。超表达抗旱基因是提高作物抗旱能力最简单直接的手段。然而，基因超表达经常伴随一些副作用，如影响正常条件下植株的生长发育。这也是很多抗旱基因的超表达不能在大田获得应用的原因之一。水稻中DEEPER ROOTING 1（DRO1）受IAA抑制表达，可促进根向地生长，减小根夹角，促进根向土壤深层生长，进而增加植株的避旱能力，大大提高干旱条件下水稻产量。近日，四川农业大学西南作物基因发掘与利用国家重点实验室卢艳丽教授团队在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》（SCI影响因子 13.263）发表题为《ABA-inducible DEEPER ROOTING 1 improves adaptation of maize to water deficiency》的研究论文，该研究采用ABA诱导策略表达玉米DRO1基因，最终获得了田间避旱能力优异且正常条件下不减产的转基因玉米。

作者发现玉米ZmDRO1基因位于定位的一个控制根夹角的主效QTL内，该基因不同于水稻OsDRO1受IAA抑制，而是受ABA诱导。玉米自交系B73中ZmDRO1本底表达高但受ABA诱导弱，大刍草（墨西哥玉米）ZmDRO1本底表达低但受ABA诱导强。ZmDRO1启动子和第一内含子序列在大刍草和玉米B73中有极大的差异，且普通栽培玉米只有极少数自交系保留了大刍草的ZmDRO1基因型，说明该基因型在玉米人工选育过程中几乎被完全丢失了。

该研究表明，大刍草（墨西哥玉米）比玉米自交系B73具有更强的避旱能力与ZmDRO1对干旱/ABA的应答相关。作者进一步采用了ABA诱导策略对ZmDRO1进行表达。转基因玉米中存在部分本底高表达株系，但其生长发育明显较弱，说明ZmDRO1的超表达不利于植株生长。本底低表达且受ABA高诱导的转基因玉米在田间表现出了较好的避旱能力，可大大提高干旱胁迫下的产量，且在非干旱条件下不减产。该研究策略促进了ZmDRO1在玉米抗旱育种中的应用，也为其它抗旱基因的利用提供了参考。

四川农业大学西南作物基因挖掘与利用国家重点实验室青年教师冯宣军与博士生贾力为该论文共同第一作者，卢艳丽教授为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.13889

转自：植物科学最前沿

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