水稻衰老調(diào)控機(jī)制研究取得重要進(jìn)展

[本刊訊]植物的衰老受發(fā)育年齡和體內(nèi)信號因子精確調(diào)節(jié)。脫落酸(ABA)是植物五大激素之一，參與眾多的生物學(xué)過程，如促進(jìn)種子休眠、提高耐逆性、調(diào)節(jié)氣孔開關(guān)、促進(jìn)葉片衰老等。在植物衰老時(shí)，體內(nèi)ABA含量急劇升高，外源ABA也可誘導(dǎo)葉片衰老，因此, ABA被認(rèn)為是一重要的衰老促進(jìn)激素。然而，水稻中ABA合成和信號傳導(dǎo)相關(guān)基因的突變體并未表現(xiàn)出延遲衰老的表型。因此，人們一直困惑ABA是如何參與調(diào)控植物的衰老進(jìn)程。

中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所儲成才研究組(http://chulab.genetics.ac.cn/)通過對一早衰突變體 ps1-D (prematurely senile1, “未老先衰”之意)的研究，發(fā)現(xiàn)了ABA介導(dǎo)植物衰老信號通路的重要成分OsNAP。OsNAP受ABA特異性誘導(dǎo)，通過直接調(diào)控葉綠素降解、營養(yǎng)再轉(zhuǎn)運(yùn)及其他衰老相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控葉片的衰老進(jìn)程。這一發(fā)現(xiàn)首次闡明了ABA介導(dǎo)的水稻葉片衰老的分子機(jī)制。更為重要的是，通過降低OsNAP基因表達(dá)可顯著延緩水稻葉片衰老，延長灌漿時(shí)間，從而提高水稻結(jié)實(shí)率和千粒重，最終使水稻產(chǎn)量得到顯著提高。這一成果不僅在理論上加深了人們對ABA這一經(jīng)典激素在介導(dǎo)植物衰老機(jī)制上的理解，也為水稻、特別是雜交稻乃至其他作物生產(chǎn)上存在的后期早衰問題的解決提供了可能。這項(xiàng)研究受到農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)和中科院先導(dǎo)專項(xiàng)的資助，研究成果于 2014年 6月 20日在線發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上(DOI:10.1073/pnas.1321568111)。