科技日報記者?魏依晨

全球變暖,不僅影響人類也影響植物生長。

氣候變暖是影響水稻生產最嚴重的非生物脅迫因素之一,為此,在稻屬野生種資源中發掘水稻生殖發育時期耐高溫基因資源對培育水稻耐熱品種具有重要意義。近期,江西省農科院科研團隊發現了我國具有重要利用價值的自主知識產權水稻耐高溫基因,該基因可以應用于農業生物技術育種,是應對全球氣候變暖、提高水稻高產穩產的有效途徑。

5月5日,江西省農科院水稻國家工程研究中心(南昌)超級稻育種研究團隊曹志斌副研究員以第一作者身份在《Plant Biotechnology Journal》期刊在線發表了研究論文。該研究克隆了水稻重要功能基因HTH5,發現HTH5可正向調控水稻對高溫的耐受性,并解析了其調控的分子機制。該成果為水稻耐高溫育種的分子改良提供了基因儲備和材料基礎。

據了解,該研究團隊利用耐高溫普通野生稻和熱敏感秈稻及粳稻為親本,通過多年雜交和回交構建了一系列生殖生長期耐高溫近等基因系和定位群體,把其中第5號染色體上的耐高溫QTL qHTH5精細定位在26.5Kb區間內,結合核苷酸序列分析和表達分析確定HTH5為候選基因。該基因屬于磷酸吡哆醛結合蛋白基因家族,編碼一個磷酸吡哆醛穩態調節蛋白,并且定位在線粒體中。進一步通過互補測驗轉基因試驗證明HTH5正向調控水稻抽穗揚花期耐熱性。超量表達HTH5能夠顯著提高水稻揚花期高溫脅迫下的結實率,抑制表達HTH5能夠顯著降低水稻揚花期高溫脅迫下的結實率。生理實驗分析表明HTH5通過提高熱誘導的吡哆醛磷酸含量來減少高溫下活性氧的積累,從而提高水稻花粉的耐熱性,達到提高結實率(產量)的目的。啟動子區域序列分析發現HTH5啟動子上游2個單核苷酸變異影響了基因表達量,并且與水稻耐熱性多樣化相關。因此HTH5基因的克隆為水稻耐高溫理論研究積累了經驗和數據,也為水稻耐高溫育種提供了重要的基因資源。