8月12日，西北農林科技大學(xué)植物保護學(xué)院植物免疫研究團隊在《植物細胞》（The Plant Cell ）在線(xiàn)發(fā)表了一篇研究論文。該研究發(fā)掘了小麥抗旱基因TaDTG6-B并揭示了其功能獲得性等位變異調控小麥抗旱性的分子遺傳機理。

 

　　隨著(zhù)全球氣候的變化，小麥生產(chǎn)受到非生物脅迫危害日益嚴重，其中干旱脅迫已經(jīng)成為限制小麥生產(chǎn)的主要非生物逆境因子之一。因此，挖掘小麥抗旱基因、揭示小麥抗旱性特異調控的分子機理及遺傳網(wǎng)絡(luò )，對于小麥抗旱遺傳改良、培育抗旱小麥新品種具有重要意義。近年來(lái)，越來(lái)越多的全基因組關(guān)聯(lián)研究表明，非編碼調控區遺傳變異引起的基因表達變化是導致作物進(jìn)化和馴化過(guò)程中抗逆性差異的重要原因。然而，基因編碼區遺傳變異如何影響基因功能以及作物抗逆性的機制仍然知之甚少。為此，該研究利用不同來(lái)源的小麥自然變異群體，通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析研究策略，克隆了小麥抗旱基因TaDTG6-B，該基因編碼一個(gè)轉錄因子。

 

　　在此基礎上，研究人員對281份小麥材料TaDTG6-B基因序列進(jìn)行了精細的測序分析，通過(guò)候選基因關(guān)聯(lián)分析發(fā)現，TaDTG6-B編碼區26-bp堿基的插入或缺失（InDel574）與小麥苗期抗旱性變異顯著(zhù)關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步研究發(fā)現，將TaDTG6-BIn574基因在小麥中過(guò)表達并不能改善轉基因小麥的抗旱性，而TaDTG6-BDel574過(guò)表達則能夠顯著(zhù)增強小麥抗旱性，TaDTG6-BDel574基因沉默后小麥抗旱性明顯降低，表明功能獲得性等位基因TaDTG6-BDel574在調控小麥抗旱性方面具有重要作用。此外，通過(guò)雜交和連續回交的方法，將優(yōu)異等位基因TaDTG6-BDel574導入干旱敏感的材料中，能有效提高小麥幼苗的抗旱性。

 

　　結合相關(guān)數據分析發(fā)現，功能獲得性等位基因TaDTG6-BDel574編碼的轉錄因子蛋白能夠直接靶向并誘導參與水分脅迫應答、冷脅迫應答、蛋白磷酸化和次生代謝等生物學(xué)途徑基因的表達。此外，研究還發(fā)現TaDTG6-BDel574通過(guò)結合并激活光敏色素相互作用因子（PIF）轉錄因子基因，進(jìn)而增強小麥抗旱性。

 

　　該研究挖掘并獲得了小麥抗旱相關(guān)的功能獲得性等位基因TaDTG6-BDel574，解析了其調控小麥抗旱性變異的分子機理，對小麥抗旱遺傳改良具有重要意義，為小麥抗旱新品種的培育提供了重要的基因資源和選擇靶點(diǎn)。

 

　　我校植物保護學(xué)院植物免疫研究團隊康振生教授和毛虎德研究員為該論文的通訊作者，研究生梅方明和陳斌為論文的共同第一作者。旱區作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室實(shí)驗平臺為論文完成提供了技術(shù)支持。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。