本報訊  近日，合肥工業(yè)大學(xué)科研人員首次成功探明功能性基因DFR1在植物面對惡劣環(huán)境時調(diào)節(jié)適應(yīng)能力的機(jī)制，為提高農(nóng)經(jīng)作物抗凍抗旱能力開辟了新的理論路徑。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞報告》上。

為探明功能性基因DFR1調(diào)控機(jī)制，該校食品科學(xué)與工程學(xué)院曹樹青課題組與劉永勝課題組合作，成功克隆該基因，并在模式植物擬南芥中開展系列研究。研究證實，該基因通過調(diào)控植物細(xì)胞中脯氨酸的動態(tài)平衡，實現(xiàn)植物對各種環(huán)境脅迫的應(yīng)答反應(yīng)。

在干旱和低溫等惡劣環(huán)境下，該基因編碼的DFR1蛋白與脯氨酸降解途徑上的兩個關(guān)鍵酶均發(fā)生相互作用，并顯著抑制其活性，從而阻斷整個脯氨酸降解途徑，使得脯氨酸的含量增加，進(jìn)而增加植物對惡劣環(huán)境的耐受性。

實驗結(jié)果表明，將模式植物置于干旱或低溫環(huán)境后，DFR1基因的表達(dá)量急劇增加400倍，植物細(xì)胞中脯氨酸含量也隨之升高50倍，并在惡劣環(huán)境中一直維持在較高水平。在該基因的調(diào)控作用下，DFR1過表達(dá)植物對惡劣環(huán)境的耐受性大幅提高，在持續(xù)18天重度干旱或12小時-8℃冷凍處理條件下，其植株存活率較野生型提升3至4倍。

據(jù)介紹，通過基因編輯技術(shù)提高該基因的表達(dá)水平，這一成果可大幅提升植物在惡劣環(huán)境中的存活率和生物量，在農(nóng)經(jīng)作物抗逆分子育種等領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。（通訊員周慧 記者楊保國）