本报上海9月12日电(记者谢军)中科院上海生科院植物生理生态所今天宣布:该所植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究员及其博士生任仲海、高继平等与美国加州大学伯克利分校栾升教授及其助手李乐攻博士进行合作,在水稻重要农艺性状功能基因研究上取得突破性进展,在国际上首次成功克隆了与水稻耐盐相
为了解决资源短缺、土壤盐碱荒漠化这些世界性难题,对作物抗逆性的研究在国际上备受重视,抗逆性已成为评价优良作物品种的重要指标之一。
抗逆性、产量等是由多个数量性状基因控制的复杂性状,因此克隆这类基因对于阐明作物重要性状的遗传调控机理以及育种改良均具有重要意义。然而，此类基因的遗传机制十分复杂,克隆难度很大,国外有多家实验室均在开展相关研究,但目前控制作物重要抗逆性状的数量性状基因的克隆还未见报道。林鸿宣研究员领导的研究组,多年来潜心于水稻耐盐数量性状基因的克隆研究,成功克隆了盐胁迫下控制水稻地上部钾/钠离子含量的数量性状基因SKC1。该基因编码离子转运蛋白,耐盐品种与感盐品种之间存在四个氨基酸替换的自然变异,这是引起SKC1基因功能变化的分子基础。
功能分析结果表明,该基因与离子长距离运输有关,控制盐胁迫下水稻地上部的钾/钠离子平衡,即维持高钾/低钠的离子平衡,从而增加水稻的耐盐性。
为了更深入探明该基因的功能,林鸿宣研究员与栾升教授领导的两个研究组合作开展了SKC1的电生理功能分析研究。由此获得推测SKC1的作用机理是:当水稻受到盐胁迫时,稻株的地上部(叶、茎等)会积累大量的钠离子,而SKC1则能够把地上部分过量的钠离子回流到根部,从而减轻钠离子毒害,增强水稻耐盐性。
此项研究成果在作物抗逆性分子育种上将具有广泛的应用前景。国际同行高度评价这项成果,说“该研究技术严密,研究结果不仅会引起植物生物学家和农学家的兴趣,而且也会引起生物学家对离子转运系统如何进化出来并且在复杂真核生物中发挥功能感兴趣。”
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