鹽脅迫是影響水稻等糧食作物產(chǎn)量的主要非生物脅迫因子之一。近年來，由于不合理的農(nóng)業(yè)灌溉及全球氣候變暖所致的海水倒灌，導(dǎo)致土壤鹽堿化問題日益嚴(yán)重。挖掘耐鹽高產(chǎn)的水稻品種有助于擴(kuò)大水稻的種植面積，提高作物產(chǎn)量。植物生物鐘可以感知并整合外界環(huán)境信號(hào)，在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育以及脅迫響應(yīng)的過程中起到關(guān)鍵作用，然而生物鐘如何協(xié)調(diào)鹽脅迫和開花時(shí)間的作用機(jī)制仍不清楚。

 

　　中國科學(xué)院植物研究所王雷研究組發(fā)現(xiàn)生物鐘組分OsELF4a （Oryza sativa EARLY FLOWERING 4a）與OsELF3-1（Oryza sativa EARLY FLOWERING 3-1）及OsLUX（Oryza sativa LUX ARRHYTHMO）在細(xì)胞核中互作組成轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物OsEC1，并進(jìn)一步解析了OsEC1協(xié)調(diào)水稻開花和耐鹽性的分子機(jī)理。研究人員發(fā)現(xiàn)，OsELF4a、OsELF3-1以及OsLUX的功能缺失突變體都表現(xiàn)出鹽敏感和晚花的表型。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析結(jié)合分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，OsGI（Oryza sativa GIGANTEA）是OsEC1的直接靶基因，其表達(dá)水平在時(shí)間維度受到OsEC1的抑制。相應(yīng)地，在多個(gè)遺傳背景下基因編輯獲得的osgi功能喪失突變體均表現(xiàn)出耐鹽性提高并在長日照條件下抽穗期提前的表型。此外，osgi突變體的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明，OsGI除了通過已知的Hd1-Hd3a信號(hào)通路調(diào)控水稻抽穗期以外，還影響多個(gè)編碼Na+和K+離子通道的基因的轉(zhuǎn)錄水平。綜上，該研究提出了生物鐘OsEC1-OsGI轉(zhuǎn)錄模塊協(xié)調(diào)水稻耐鹽性和抽穗期調(diào)控的機(jī)制，研究結(jié)果對于培育耐鹽且抽穗期提前的水稻品種具有理論意義，并提供了相關(guān)種質(zhì)資源。

 

　　該研究成果8月16日在線發(fā)表于國際期刊Plant, Cell & Environment，相關(guān)基因在調(diào)控水稻耐鹽性方面的應(yīng)用也已經(jīng)申請國家專利。該研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助。