內(nèi)蒙古大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)找到紫花苜?？购翟霎a(chǎn)“基因開關(guān)”

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 白蓮 記者 蘇勤）近日，內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院牛一丁教授團(tuán)隊(duì)在紫花苜?？购蹬c生長(zhǎng)調(diào)控機(jī)制研究方面取得重大突破。團(tuán)隊(duì)成功鑒定出一個(gè)關(guān)鍵基因ERF026，該基因如同一把“分子開關(guān)”，能有效破解紫花苜蓿面臨干旱時(shí)“要生長(zhǎng)還是要保命”的兩難困境，為培育高產(chǎn)、抗旱的牧草新品種提供了核心基因資源與理論依據(jù)。該研究成果已發(fā)表于植物科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊Plant Physiology。

紫花苜蓿被譽(yù)為“牧草之王”，是畜牧業(yè)的核心飼料作物，兼具極高經(jīng)濟(jì)與生態(tài)價(jià)值。然而，它對(duì)干旱脅迫極為敏感，嚴(yán)重制約了其在干旱、半干旱地區(qū)的產(chǎn)量與推廣。長(zhǎng)期以來，作物育種中普遍存在“生長(zhǎng)—防御權(quán)衡”難題，即植物在激活抗旱防御機(jī)制時(shí)，往往以抑制生長(zhǎng)、降低產(chǎn)量為代價(jià)。

牛一丁團(tuán)隊(duì)此次發(fā)現(xiàn)的ERF026基因，屬于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族。研究首次揭示，該基因是連接茉莉酸信號(hào)通路與植株生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵樞紐。它能夠特異性識(shí)別基因上的一個(gè)全新DNA位點(diǎn)（STRE），直接調(diào)控茉莉酸的生物合成。

研究發(fā)現(xiàn)，抑制ERF026基因的表達(dá)（即令其“沉默”），能夠產(chǎn)生一箭雙雕的奇效：在正常條件下，茉莉酸合成受抑，植株能將更多能量用于生長(zhǎng)，生物量顯著增加，同時(shí)葉片氣孔密度降低，有效提高水分利用效率；當(dāng)遭遇干旱時(shí)，植物防御機(jī)制被激活，讓植物切換到“防御模式”幫助植物扛過缺水逆境，植株在高效利用有限水分的同時(shí)，體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)持續(xù)保持高效運(yùn)行，提升了清除有害自由基、抵御干旱損傷的能力。這意味著，通過調(diào)控這一個(gè)基因，即可同步實(shí)現(xiàn)“促生長(zhǎng)”與“強(qiáng)抗旱”的雙重目標(biāo)，打破了傳統(tǒng)認(rèn)知中二者難以兼得的壁壘。

該研究成果具有重要的應(yīng)用前景。未來可通過基因編輯技術(shù)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，定向培育出適應(yīng)干旱地區(qū)種植、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的紫花苜蓿新種質(zhì)。這不僅有助于保障我國(guó)畜牧業(yè)飼料安全，對(duì)干旱地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與水土保持也將起到積極作用。

該研究得到國(guó)家科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。