11月15日，植物保護(hù)學(xué)院康振生院士團(tuán)隊(duì)在《Molecular Plant》期刊在線發(fā)表了題為“Variation in cis-Regulation of a NAC Transcription Factor Contributes to Drought Tolerance inWheat”的研究論文。該研究克隆了小麥抗旱基因TaNAC071-A并揭示了其調(diào)控小麥抗旱性的分子機(jī)理。植物保護(hù)學(xué)院毛虎德副研究員和博士研究生李淑敏為論文的共同第一作者，康振生院士為論文的通訊作者。

 

　　小麥?zhǔn)侨蚋珊?、半干旱地區(qū)的主要糧食作物，保障旱區(qū)小麥安全高效生產(chǎn)，對(duì)確保我國(guó)乃至世界糧食安全具有舉足輕重的地位和作用。隨著全球氣候的變化，小麥生產(chǎn)受到非生物脅迫危害日益嚴(yán)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(diào)控的分子機(jī)理及遺傳網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于小麥抗旱遺傳改良、培育抗旱小麥新品種具有重要意義。為此，康振生院士團(tuán)隊(duì)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，克隆了一個(gè)小麥抗旱基因TaNAC071-A。研究發(fā)現(xiàn)，TaNAC071-A基因沉默后小麥抗旱性明顯降低，而TaNAC071-A過(guò)表達(dá)則能夠顯著增強(qiáng)小麥抗旱性，改善轉(zhuǎn)基因株系水分利用效率，降低干旱造成的產(chǎn)量損失，表明了TaNAC071-A在調(diào)控小麥抗旱性方面具有重要作用。

 

　　為了進(jìn)一步挖掘并鑒定TaNAC071-A基因的功能性遺傳變異位點(diǎn)，該研究對(duì)大量小麥材料TaNAC071-A序列進(jìn)行了精細(xì)的測(cè)序分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在抗旱性強(qiáng)的小麥材料中，TaNAC071-A啟動(dòng)子區(qū)含有一個(gè)長(zhǎng)度為108-bp的DNA片段插入（InDel-693），該片段含有2個(gè)MYB順式作用元件。后續(xù)結(jié)合遺傳學(xué)和分子生物學(xué)手段，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)MYB轉(zhuǎn)錄因子TaMYBL1可結(jié)合并調(diào)控TaNAC071-A基因表達(dá)，從而導(dǎo)致TaNAC071-A表達(dá)量變化及小麥抗旱性差異。此外，通過(guò)雜交和連續(xù)回交的方法，將抗旱材料的TaNAC071-A基因型（In-693）導(dǎo)入干旱敏感的材料中，有效提高了小麥苗期的抗旱性。

 

　　綜上，該研究挖掘并獲得了小麥抗旱基因TaNAC071-A，解析了其調(diào)控小麥抗旱性變異的分子機(jī)理，對(duì)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)。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

　　TaNAC071-A及其功能性遺傳變異調(diào)控小麥抗旱性的作用模式

 

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S167420522100438X