鹽堿脅迫影響水稻的生長發(fā)育、存活率與最終產(chǎn)量。然而，關(guān)于水稻鹽堿耐受性的分子調(diào)控機(jī)制知之甚少。中國科學(xué)院成都生物研究所構(gòu)建了水稻苗期鹽堿耐受性溫室大規(guī)模高通量鑒定體系。科研人員利用該鑒定體系在700余份國內(nèi)外水稻種質(zhì)資源中篩選得到一份強(qiáng)耐鹽堿的水稻種質(zhì)資源，并命名為SATR （Salt-Alkali Tolerant Rice）。研究進(jìn)一步以敏感型栽培稻品種93-11為對照，對SATR進(jìn)行耐鹽堿性表型與生理生化指標(biāo)系統(tǒng)分析。研究發(fā)現(xiàn)，在鹽堿脅迫條件下，SATR存活率明顯高于93-11，且體內(nèi)POD活性、可溶性總糖含量顯著高于93-11，但丙二醛積累量卻顯著降低。這說明在鹽堿脅迫下SATR通過降低氧化脅迫和調(diào)節(jié)滲透壓來增強(qiáng)對鹽堿的耐受性。

 

　　研究根據(jù)SATR與93-11之間的比較轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者的差異表達(dá)基因顯著富集到細(xì)胞壁合成相關(guān)途徑。相比93-11，鹽堿脅迫顯著誘導(dǎo)了SATR體內(nèi)細(xì)胞壁多糖（半纖維素和果膠）合成基因的上調(diào)表達(dá)。研究通過細(xì)胞壁組分含量測定發(fā)現(xiàn)，SATR幼苗中的半纖維素和果膠和含量高于93-11。研究通過基于靶向測序-液相芯片的基因型檢測技術(shù)初步定位了SATR中的耐鹽堿基因，并篩選出包括細(xì)胞壁多糖合成基因在內(nèi)的35個候選基因。研究進(jìn)一步對半纖維素合成途徑中的1,4-β-D-木聚糖合成酶關(guān)鍵基因OsCSLD4進(jìn)行詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，在鹽堿脅迫條件下，OsCSLD4突變體植株的耐鹽堿性、生物量和產(chǎn)量降低，但OsCSLD4過表達(dá)株系的耐鹽堿性卻明顯提高。而在正常生長條件下OsCSLD4突變體相比野生型株系產(chǎn)量降低了80.95%，在鹽堿脅迫條件下OsCSLD4突變體相比野生型株系產(chǎn)量降低了93.74%。這說明OsCSLD4基因在鹽堿脅迫條件下正調(diào)控水稻產(chǎn)量，并通過抵抗水稻在鹽堿脅迫條件下的產(chǎn)量損失來促進(jìn)水稻穩(wěn)產(chǎn)。

 

　　本研究初步揭示了在鹽堿脅迫條件下水稻通過誘導(dǎo)上調(diào)細(xì)胞壁多糖合成途徑基因的表達(dá)、增加細(xì)胞壁間質(zhì)多糖的含量與適應(yīng)性生理生化反應(yīng)來提高水稻在鹽堿脅迫條件下的耐受性、生物量與產(chǎn)量的分子機(jī)制。11月30日，相關(guān)研究成果以Cell Wall Matrix Polysaccharides Contribute to Salt–Alkali Tolerance in Rice為題，發(fā)表在International Journal of Molecular Sciences上。