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合肥工大探明抗逆基因调控植物应对恶劣环境机制
2018-07-05 中国科学报

  近日,合肥工业大学科研人员首次成功探明功能性基因DFR1在植物面对恶劣环境时调节适应能力的机制,为提高农经作物抗冻抗旱能力开辟了新的理论路径。相关研究结果发表在《细胞报告》上。

  为探明功能性基因DFR1调控机制,该校食品科学与工程学院曹树青课题组与刘永胜课题组合作,成功克隆该基因,并在模式植物拟南芥中开展系列研究。研究证实,该基因通过调控植物细胞中脯氨酸的动态平衡,实现植物对各种环境胁迫的应答反应。

  在干旱和低温等恶劣环境下,该基因编码的DFR1蛋白与脯氨酸降解途径上的两个关键酶均发生相互作用,并显著抑制其活性,从而阻断整个脯氨酸降解途径,使得脯氨酸的含量增加,进而增加植物对恶劣环境的耐受性。

  实验结果表明,将模式植物置于干旱或低温环境后,DFR1基因的表达量急剧增加400倍,植物细胞中脯氨酸含量也随之升高50倍,并在恶劣环境中一直维持在较高水平。在该基因的调控作用下,DFR1过表达植物对恶劣环境的耐受性大幅提高,在持续18天重度干旱或12小时-8℃冷冻处理条件下,其植株存活率较野生型提升3至4倍。

  据介绍,通过基因编辑技术提高该基因的表达水平,这一成果可大幅提升植物在恶劣环境中的存活率和生物量,在农经作物抗逆分子育种等领域具有极其广阔的应用前景。

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