田志喜研究组研究发现大豆抗旱性调控的重要基因中国科学院遗传与发育生物学研究所

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所种子创新重点实验室田志喜研究组和山西农业科学院经济作物研究所马俊奎课题组合作，对584份大豆种质资源进行了田间抗旱表型鉴定，利用株高、产量和生物量计算大豆田间抗旱指数，并对该表型进行全基因组关联分析挖掘大豆抗旱基因。在16号染色体上鉴定到与抗旱指数显著关联的信号。进一步分析表明，GmPrx16是16号染色体区段内的关键基因，该基因编码一个过氧化物酶，且第一个外显示上存在一个由C到G的非同义突变SNP，该突变显著提高了GmPrx16蛋白酶活性。遗传分析发现，GmPrx16正调控大豆的抗旱性，过表达该基因可以显著提高大豆叶片的过氧化物酶活性从而提高大豆的抗旱性；RNAi转基因植株叶片的过氧化物酶活性降低，植株表现出干旱敏感。有意思的是，过表达GmPrx16同时可以显著提高植物的耐盐性，表明GmPrx16在提高植物非生物胁迫抗性中具有显著的应用前景。进一步通过酵母单杂交和双分子荧光互补实验发现，GmDRF1和GmDRF2可以结合到GmPrx16启动子上，正调控GmPrx16的表达。由此推演出GmPrx16的分子调控模型：干旱诱导GmDRF1和GmDRF2的表达，正调控GmPrx16转录，提高大豆叶片的过氧化物酶酶活性，降低活性氧的含量从而提高大豆的抗旱性。