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我院康振生院士团队在小麦抗旱遗传调控机理研究方面取得新进展

作者:刘小凤   来源:   发布日期:2021-11-16  浏览次数:

11月15日,我院康振生院士团队在《 Molecular Plant 期刊在线发表了题为“Variation in  cis -Regulation of a NAC Transcription Factor Contributes to Drought Tolerance in Wheat”的研究论文。该研究克隆了小麦抗旱基因 TaNAC071-A 并揭示了其调控小麦抗旱性的分子机理。我院毛虎德副研究员和博士研究生李淑敏为论文的共同第一作者,康振生院士为论文的通讯作者。

小麦是全球干旱、半干旱地区的主要粮食作物,保障旱区小麦安全高效生产,对确保我国乃至世界粮食安全具有举足轻重的地位和作用。随着全球气候的变化,小麦生产受到非生物胁迫危害日益严重,其中干旱胁迫已经成为限制小麦生产的主要非生物逆境因子之一。因此,挖掘小麦抗旱基因、揭示小麦抗旱性特异调控的分子机理及遗传网络,对于小麦抗旱遗传改良、培育抗旱小麦新品种具有重要意义。为此,康振生院士团队利用不同来源的小麦自然变异群体,通过全基因组关联分析研究策略,克隆了一个小麦抗旱基因 TaNAC071-A 。研究发现, TaNAC071-A 基因沉默后小麦抗旱性明显降低,而 TaNAC071-A 过表达则能够显著增强小麦抗旱性,改善转基因株系水分利用效率,降低干旱造成的产量损失,表明了TaNAC071-A在调控小麦抗旱性方面具有重要作用。

为了进一步挖掘并鉴定 TaNAC071-A 基因的功能性遗传变异位点,该研究对大量小麦材料 TaNAC071-A 序列进行了精细的测序分析,结果发现在抗旱性强的小麦材料中, TaNAC071-A 启动子区含有一个长度为108-bp的DNA片段插入(InDel-693),该片段含有2个MYB顺式作用元件。后续结合遗传学和分子生物学手段,进一步发现MYB转录因子TaMYBL1可结合并调控 TaNAC071-A 基因表达,从而导致 TaNAC071-A 表达量变化及小麦抗旱性差异。此外,通过杂交和连续回交的方法,将抗旱材料的 TaNAC071-A 基因型(In-693)导入干旱敏感的材料中,有效提高了小麦苗期的抗旱性。

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TaNAC071-A 及其功能性遗传变异调控小麦抗旱性的作用模式

综上,该研究挖掘并获得了小麦抗旱基因 TaNAC071-A ,解析了其调控小麦抗旱性变异的分子机理,对小麦抗旱遗传改良具有重要意义,为小麦抗旱新品种的培育提供了重要的基因资源和选择靶点。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划等项目的资助。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S167420522100438X

编辑:王宏     终审:郭军