研究发现水稻耐旱反应与氮素同化协同调控的分子机制
2021-12-22
粮油与饲料科技 2021年5期
9月14日,国际学术期刊Molecular Plant发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心晁代印研究组研究论文。该研究发现耐旱负调控转录因子DST可以直接激活硝酸还原酶编码基因OsNR1.2的表达来调控水稻硝酸盐同化,揭示了水稻干旱胁迫响应与氮同化协同调控的分子模块,促进了对于植物干旱胁迫下氮代谢重编程调控机制的理解。
氮素利用效率(NUE)和抗旱性是越来越多被育种学家关注的两个主要性状,因为这两个性状不仅影响作物产量,而且与环境保护和农业可持续发展密切相关。NUE是植物生物学和农学研究的一个热点问题。一系列的转运体、酶和信号因子已经被确定,但它们的转录调控机制仍然很大程度上未知。先前的研究表明,氮同化在应对干旱等环境压力时受到抑制,这是一种适应性代谢重编程。这种代谢重编程有助于提高植物的抗旱性,但对正常条件下高氮肥利用率的工程作物提出了挑战,而揭示这一过程形成的分子机制对解决耐旱性与NUE的冲突具有重要意义。
该研究发现水稻耐盐旱突变体dst在实验室苗期以及大田生产中都表现出低氮敏感以及氮利用效率下降的表型,表明DST是水稻氮素吸收或利用所必需的。深入研究显示,dst及其多个等位突变体dst-crispr表现出低硝态氮敏感表型,同时对硝酸盐类似物氯酸盐表现出耐受表型,但在其他形态的氮为专一氮源的情况下与野生型相比没有明显区别,说明DST参与调控水稻对硝态氮的吸收或同化。……
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