研究发现可提高小麦抗旱性和氮肥利用率的基因
人民资讯2022-05-20 14:52
本文转自：中工网
来源：中工网
中工网讯（中工网记者黄哲雯 通讯员卫斐）记者从中国农业科学院获悉，近日，该院作物科学研究所小麦抗逆分子育种创新团队研究发现，GmTDN1基因可协同提高小麦的抗旱性和氮肥利用效率，为同时提高小麦抗旱节水和氮肥利用效率开辟了新途径。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志（Plant Biotechnology Journal）》上。
经过干旱处理（上图）和低氮处理（下图）的小麦生长情况。（中国农科院作科所供图）
据介绍，小麦主要种植在干旱或半干旱地区。干旱和缺氮是影响全球小麦产量的主要限制因素，协同改良小麦的抗旱节水和耐低氮能力具有重要意义。植物水分和养分代谢是相关的生理过程。以往的研究表明，干旱胁迫强烈影响氮代谢，相反，施氮也可以提高作物的耐旱性。因此，了解干旱胁迫响应和氮素吸收利用的相互关系，对于协同调控植物抗旱性及氮利用效率具有重要的意义。
研究人员从抗逆性强的大豆品种“铁丰8号”中克隆了转录因子基因GmTDN1，基因表达谱分析表明GmTDN1可以响应干旱、低氮等各种非生物胁迫，将GmTDN1导入“石4185”和“济麦22”二个主栽小麦品种，显著提高了小麦的节水抗旱性和氮肥利用效率。连续3年在3个不同地点进行的田间试验表明，导入GmTDN1基因的“石4185”和“济麦22”小麦在节水条件下和缺氮条件下产量分别提高13.0 %和24.5%。
进一步研究发现，在小麦中过量表达GmTDN1基因可以上调LEA、EREBP1、WRKY46等干旱胁迫应答基因以及硝酸盐转运体基因NRT2.5的表达，增强了小麦的光合和渗透调节、抗氧化，以及根系氮素吸收能力，最终协同提高小麦的抗旱性和氮肥利用效率。
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