湖北日报讯(记者韩晓玲、通讯员熊海燕)北京时间7月23日晚,华中农业大学熊立仲教授团队的研究成果在线发表于国际学术期刊《细胞》。该研究鉴定出一个稻属特异抗旱“孤儿基因”——ROAD1,并揭示了其抗旱机制;该基因在拟南芥、油菜、玉米、小麦和杨树等多种受试植物中,也展现出跨物种抗旱应用潜力。
干旱是威胁全球作物生产和粮食安全的重要环境因素。如何在不影响植物正常生长的前提下精准提高其抗旱能力,成为亟待解决的重要科学问题。

熊立仲教授与团队成员交流(湖北日报通讯员任文武摄)
华中农大研究团队以240份水稻种质资源为材料,成功鉴定出一个稻属特有的“孤儿基因”——ROAD1。这类基因仅存在于特定物种中,缺乏可检测的远缘同源基因。研究发现,携带其功能等位基因ROAD1C的水稻在干旱胁迫下叶片卷曲程度较轻,产量损失更小。研究还揭示了ROAD1如何在不影响水稻正常生长的情况下发挥抗旱作用的机制。
有趣的是,在水分充足时,ROAD1蛋白水平极低,不影响正常生长,只有在干旱胁迫下才会大量积累并发挥作用。这种“按需启动”的机制,兼顾了水稻的抗旱性与稳产性。

团队成员在水稻田间观察(湖北日报通讯员匡敏摄)
田间测试结果显示,在干旱条件下,携带ROAD1C的近等基因系的水稻产量较对照提高约21%至35%,而在正常供水条件下,未观察到明显的生长和产量不利变化。
研究团队还将ROAD1基因导入拟南芥、油菜、玉米、小麦和杨树中,均发现这些植物表现出更好的抗旱性,意味着这一源自水稻的基因有望成为多种农作物的“跨物种抗旱利器”。
中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康认为,该研究建立了从进化起源、分子机制到田间评价和跨物种验证的完整证据链,深化了对“孤儿基因”参与植物环境适应的认识,也为发掘抗旱基因资源和培育抗旱稳产作物提供了新的思路。
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