中國科學報訊（通訊員周慧 記者楊保國）近日，合肥工業大學科研人員首次成功探明功能性基因DFR1在植物面對惡劣環境時調節適應能力的機制，為提高農經作物抗凍抗旱能力開闢了新的理論路徑。相關研究結果發表在《細胞報告》上。
為探明功能性基因DFR1調控機制，該校食品科學與工程學院曹樹青課題組與劉永勝課題組合作，成功克隆該基因，並在模式植物擬南芥中開展系列研究。研究證實，該基因通過調控植物細胞中脯氨酸的動態平衡，實現植物對各種環境脅迫的應答反應。
在乾旱和低溫等惡劣環境下，該基因編碼的DFR1蛋白與脯氨酸降解途徑上的兩個關鍵酶均發生相互作用，並顯著抑制其活性，從而阻斷整個脯氨酸降解途徑，使得脯氨酸的含量增加，進而增加植物對惡劣環境的耐受性。
實驗結果表明，將模式植物置於乾旱或低溫環境後，DFR1基因的表達量急劇增加400倍，植物細胞中脯氨酸含量也隨之升高50倍，並在惡劣環境中一直維持在較高水平。在該基因的調控作用下，DFR1過表達植物對惡劣環境的耐受性大幅提高，在持續18天重度乾旱或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。
據介紹，通過基因編輯技術提高該基因的表達水平，這一成果可大幅提升植物在惡劣環境中的存活率和生物量，在農經作物抗逆分子育種等領域具有極其廣闊的應用前景。
原載於《中國科學報》2018年7月5日4版
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