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植物所等在玉米抗旱基因克隆和功能研究方面取得进展
来源: 发布时间:2016-09-05

在全球范围内,干旱等自然灾害严重威胁玉米生产,严重时会造成大幅减产甚至绝收。因此,克隆玉米抗旱基因、改良玉米抗旱性是农业生产的迫切需求。

中国科学院植物研究所秦峰研究组利用全球不同地区的玉米自交系组成的自然变异群体,通过全基因组关联分析发现,83个遗传变异位点(解析至42个候选基因)与玉米苗期抗旱性显著相关。其中,最显著的位点位于第9号染色体上的ZmVPP1基因中,该基因编码一个定位于液泡膜上的质子泵-焦磷酸水解酶。研究人员通过对大量玉米自交系ZmVPP1序列的精细分析发现,在抗旱性强的材料中,ZmVPP1的启动子中含有一个长度为366-bp的DNA片段插入(InDel-379),该片段中含有3个干旱应答的MYB顺式作用元件,因而提高了ZmVPP1在干旱胁迫下的表达量。通过杂交和连续回交的方法,研究人员将抗旱材料的ZmVPP1基因导入干旱敏感的材料中,有效提高了玉米苗期的抗旱性。研究还发现,提高ZmVPP1的表达量可以促进根系发育、增加侧根数目、提高叶片的光合速率和水分利用效率,从而增强玉米的抗旱能力。在田间干旱缺水条件下,ZmVPP1过表达植株的产量显著高于对照植株,其产量受干旱影响较小。

该研究对玉米抗旱性的遗传改良具有重要意义,为玉米抗旱新品种的培育提供了重要的基因资源和选择靶点。

【中国科学院植物研究所】


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