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作科所發現促進水稻產量和抗性的新途徑

  中國農業科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創新團隊最新研究發現,植物激素細胞分裂素的分布模式在高鹽脅迫處理下會迅速發生改變,從地上組織向地下根中積累,并發現過表達 AGO2 基因可通過表觀修飾激活細胞分裂素轉運基因 BG3 ,模擬鹽脅迫狀態下的細胞分裂素分布模式,從而同時提高水稻產量和抗鹽性。5月14日,相關研究成果在線發表于國際著名學術期刊《植物細胞(The Plant Cell)》上。

  高產穩產是作物育種的長久目標,但由于作物產量和抗性往往具有一定的補償效應,如何在不利條件下保持高產是育種工作的重大挑戰。細胞分裂素在植物生長發育過程中發揮著重要作用,且有其復雜的轉運系統,但在作物中對其功能了解甚少。

  該研究首次發現,植物可通過調整細胞分裂素的空間分布對高鹽脅迫做出響應,從而提高對脅迫的適應性。通過操縱參與此過程的關鍵組分,不僅可發揮細胞分裂素促進生長發育的功能,還可大幅增強植物的耐逆性。與整體操縱激素的含量不同,操縱激素轉運體現了一種更經濟彈性的原則,并有望克服高產高抗之間的矛盾,因此在分子設計育種上具有巨大潛力。在這此理論基礎上,研究人員發現過表達 AGO2 或 BG3 均可通過改變細胞分裂素空間分布顯著增加水稻粒長和耐鹽性,從而驗證了這一途徑的可行性。

  作科所博士后殷文超博士為論文第一作者,童紅寧研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和中國農科院創新工程項目資助。



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