4月15日,我院生物所种质资源保护团队联合中国农业科学院作物科学研究所、中国农业大学小麦研究中心等单位在国际著名期
刊《Molecular Plant》(影响因子24.1分)杂志发表“Green Revolutionassociated DELLA accumulation enhances salt
tolerance in cereals by disrupting INDETERMINATE SPIKELET1 biomolecular condensates”的研究论文,系统解析了“绿色革
命品种为何耐盐”这一关键科学问题,揭示了DELLA蛋白通过调控IDS1相分离来平衡生长与抗逆的新机制。
盐胁迫是导致作物减产的主要环境因素之一。全球有超过8亿公顷的土地受到盐碱化影响,约占全球耕地总面积的20%,严重威胁全球粮食安全。以半矮秆为特征的携带绿色革命基因sd1(水稻)和Rht-B1b/D1b(小麦)的作物,兼具高产与较强耐盐性,但其内在调控分子机制至今尚未被阐明。
研究团队发现禾本科作物中存在一个保守的“盐胁迫—DELLA蛋白积累—生长减缓且耐盐性增强”的平衡机制,而绿色革命基因的引入赋予水稻和小麦更强的耐盐适应性。转录组和代谢组联合分析发现,DELLA蛋白通过精细调控水稻中糖—氨基酸的代谢平衡,协调植株生长与耐盐性之间的关系。
进一步研究证实,关键转录因子IDS1通过细胞核内生物分子凝聚体抑制耐盐基因表达,促进生长但同时降低抗逆性;DELLA蛋白可直接结合并破坏IDS1凝聚体,解除耐盐基因抑制,形成“DELLA—IDS1拮抗模块”,精准平衡生长与耐逆进程。在此基础上,研究团队定向改造IDS1获得功能突变体,在不依赖赤霉素信号改造的前提下,实现作物半矮秆株型+强耐盐性双重优良性状。盐碱地大田试验显示,改良水稻相较传统绿色革命品种增产约35%,育种应用潜力巨大。
该研究从基础理论到育种应用实现完整闭环,为水稻、小麦等禾本科作物耐盐高产遗传改良提供全新靶点与技术路径,对提升盐碱地利用效率、保障粮食安全具有重要价值。
我院生物所吕明杰助理研究员为论文共同第一作者,中国农业科学院作物科学研究所程溪柳副研究员、刘君研究员,中国农业大学小麦研究中心刘杰教授为论文共同通讯作者。
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