水稻抗旱基因鉴定和功能分析

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获奖名称：

获奖区域：

湖北省

获奖等级：

一等奖

主要完成人：

熊立仲; 胡红红; 候昕; 向勇

关键词：

抗旱基因;  鉴定;  水稻;  功;  基因鉴定;  功能分析;  水;  功能;  稻;  分析;  基因;  抗旱; 

第一完成单位：

华中农业大学

获奖时间：

2013

项目名称：

联系人：

盛锋

联系电话：

027-87282038;18627924316

电子邮件：

shengf@mail.hzau.edu.cn

邮编：

地址：

湖北省武汉市南湖狮子山

合作完成单位：

单位电话：

027-87282038;87282027

传真：

027-87384670

网址：

推荐单位(专家)：

来源网站：

湖北省科学技术厅

来源网址：

http://kjt.hubei.gov.cn/

摘要：

　　水稻是最重要的粮食作物之一同时又是研究单子叶植物的模式物种。抗旱性是一个非常重要的性状，提高水稻水分利用效率减少干旱导致的产量损失具有极其重要的意义。然而水稻抗旱性的遗传和分子基础非常复杂，鉴定出关键的抗旱功能基因对提高水稻抗旱性和稳高性具有重要理论意义。本项目以解析水稻抗旱性的遗传和分子基础为主线，鉴定出关键的抗旱相关功能基因并揭示其功能，为水稻节水抗旱性遗传改良提供理论或手段。因此，本项目主要属于基础研究领域。 　　本项目主要研究内容是围绕水稻抗旱性遗传和分子基础研究，通过表达谱分析和水稻T-DNA突变体的抗旱筛选，对200多个抗旱相关的基因进行了分析，鉴定了20多个抗旱相关功能基因，其中包括4个重要抗旱基因的功能鉴定，其创新发现如下： 　　（1） SNAC1：在保卫细胞中受干旱诱导表达，通过调控水稻气孔关闭减少水分散失提高抗旱性 　　（2） OsSKIPa：通过调控细胞活力来提高抗旱性，这是首次报道了SKIP同源基因在植物中具有抗逆这一新功能； 　　（3） OsbZIP23：通过调控激素ABA介导的干旱应答信号传递提高抗旱性； 　 　（4） DSM1：裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号级联途中关键基因，通过调控细胞抗氧化能力参与抗； 　　SNAC1和OsbZIP23行使的功能属于避旱(Drought avoidance)机制，OsSKIPa和DSM1行使的功能属于耐旱(Drought tolerance) 机制；避旱和耐旱是植物抗旱的两种主要机制。因此，这些基因无疑具有潜在抗旱育种应用价值。 　　主要技术路线： 　　综合利用突变体筛选，图位克隆、关联分析、候选基因筛选等方法获得抗逆基因。通过功能增强和功能抑制或失活分析，研究候选基因的功能。通过研究这些基因在信号传递途径上的位置或相互作用关系，鉴定出关键的干旱应答转录因子基因作用的靶基因，揭示它们在水稻耐旱机制建立过程中的作用，并以这些关键基因为切入点，揭示新的干旱应答信号传递途径。 　　水稻抗旱性涉及到耐旱性、避旱性、逃旱性等不同机制。我们的研究表明耐旱性和避旱性有不同的遗传基础，而且在水稻生长后期（抽穗扬花期）的耐旱性对产量的影响起到非常关键的作用。本项目鉴定的一批重要抗旱相关功能基因在不同抗旱机制中起到重要作用，如涉及气孔开闭、ABA合成和信号传递调控、细胞活力和渗透调节、抗氧化等。这些基因的功能的揭示不仅可以帮助全面揭示抗旱性的分子机制，而且也为遗传改良抗旱性这样的复杂的数量性状提供了理论依据和重要候选基因。