中科院上海植物逆境生物學(xué)研究中心朱健康研究員領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在植物抗旱領(lǐng)域又取得突破性進(jìn)展。經(jīng)多年不懈努力，該團(tuán)隊(duì)新獲得了一種高效的脫落酸類似物，新類似物的生理活性大幅提高，對(duì)植物的抗旱能力的提升甚至要優(yōu)于脫落酸本身，與遺傳改良作物聯(lián)用更可進(jìn)一步提高作物的抗旱性。相關(guān)研究成果“Combining chemical and genetic approaches to increase drought resistance in plants”于2017年10月30日在線發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊》上。

干旱是最常見的環(huán)境脅迫因素，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。世界銀行的數(shù)據(jù)表明每年全球農(nóng)作物產(chǎn)量損失有超過半數(shù)由干旱造成，而全球氣候變暖的趨勢(shì)更進(jìn)一步加劇干旱對(duì)農(nóng)作物的危害。由于植物的抗旱性受到多基因控制并受到其它環(huán)境因素的影響，機(jī)制復(fù)雜，目前仍缺乏有效的方法來提高作物的抗旱性。因此，尋找一種有效的抗旱手段和產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。

脫落酸是植物中唯一專門響應(yīng)干旱等環(huán)境脅迫的植物激素，又被稱為“抗旱激素”。干旱脅迫下，脫落酸的積累可加速氣孔關(guān)閉并誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)，從而提高植物的抗旱性，因此可通過外施脫落酸幫助農(nóng)作物抵御干旱環(huán)境。但由于天然脫落酸存在合成純化困難且在自然光下極易分解等缺點(diǎn)，長(zhǎng)期以來并未像其他植物激素一樣廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，因此尋找可提高植物抗旱性的脫落酸功能類似物具有極大的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)價(jià)值。

該研究團(tuán)隊(duì)于2013年首次發(fā)現(xiàn)脫落酸功能類似物AM1，該化合物在生化與植物生理實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出接近于天然脫落酸的生理活性，可部分增強(qiáng)植物的抗旱性?；谑荏w-配體復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)的比較，研究人員進(jìn)一步優(yōu)化AM1的分子結(jié)構(gòu)，使其更好地與脫落酸受體結(jié)合, 繼而獲得一類新的脫落酸類似物AMF。研究表明AMF不僅具有與脫落酸高度相似的基因表達(dá)調(diào)控模式，且該化合物與脫落酸受體的結(jié)合能力更強(qiáng)，受體親和性較天然脫落酸高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。在模式植物擬南芥和經(jīng)濟(jì)作物大豆中進(jìn)行的一系列生理實(shí)驗(yàn)表明，與脫落酸相比，AMF可在更低的濃度下抑制氣孔開放且持續(xù)時(shí)間更久，而外施AMF的植物也同樣表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗旱性。

不僅如此，AMF與特定的遺傳改良作物存在協(xié)同作用，兩者聯(lián)用對(duì)植物抗旱能力的提升要顯著優(yōu)于單獨(dú)使用該化合物或遺傳改良作物。上述研究表明，借助于傳統(tǒng)遺傳手段，脫落酸類似物AMF可幫助農(nóng)作物更有效地對(duì)抗自然界中的干旱脅迫。該研究也提供了一個(gè)通過化學(xué)與遺傳學(xué)手段相結(jié)合來有效提高作物抗逆性的范例。

（看看新聞Knews記者：張幗霞 實(shí)習(xí)編輯：許多）