我科学家发现让水稻“不怕热”基因

科技日报记者 魏依晨

全球变暖,不仅影响人类也影响植物生长。

气候变暖是影响水稻生产最严重的非生物胁迫因素之一,为此,在稻属野生种资源中发掘水稻生殖发育时期耐高温基因资源对培育水稻耐热品种具有重要意义。近期,江西省农科院科研团队发现了我国具有重要利用价值的自主知识产权水稻耐高温基因,该基因可以应用于农业生物技术育种,是应对全球气候变暖、提高水稻高产稳产的有效途径。

5月5日,江西省农科院水稻国家工程研究中心(南昌)超级稻育种研究团队曹志斌副研究员以第一作者身份在《Plant Biotechnology Journal》期刊在线发表了研究论文。该研究克隆了水稻重要功能基因HTH5,发现HTH5可正向调控水稻对高温的耐受性,并解析了其调控的分子机制。该成果为水稻耐高温育种的分子改良提供了基因储备和材料基础。

据了解,该研究团队利用耐高温普通野生稻和热敏感籼稻及粳稻为亲本,通过多年杂交和回交构建了一系列生殖生长期耐高温近等基因系和定位群体,把其中第5号染色体上的耐高温QTL qHTH5精细定位在26.5Kb区间内,结合核苷酸序列分析和表达分析确定HTH5为候选基因。该基因属于磷酸吡哆醛结合蛋白基因家族,编码一个磷酸吡哆醛稳态调节蛋白,并且定位在线粒体中。进一步通过互补测验转基因试验证明HTH5正向调控水稻抽穗扬花期耐热性。超量表达HTH5能够显著提高水稻扬花期高温胁迫下的结实率,抑制表达HTH5能够显著降低水稻扬花期高温胁迫下的结实率。生理实验分析表明HTH5通过提高热诱导的吡哆醛磷酸含量来减少高温下活性氧的积累,从而提高水稻花粉的耐热性,达到提高结实率(产量)的目的。启动子区域序列分析发现HTH5启动子上游2个单核苷酸变异影响了基因表达量,并且与水稻耐热性多样化相关。因此HTH5基因的克隆为水稻耐高温理论研究积累了经验和数据,也为水稻耐高温育种提供了重要的基因资源。