09候选院士林鸿宣继Nature子刊后又发文章

　　

生物通报道，09候选院士林鸿宣自6月在Nature Cell Biology上发表水稻耐盐基因研究成果后再度在水稻抗旱耐盐功能基因研究方面取得新进展，文章发表在8月1日的国际知名学术杂志《Genes & Development》上。

 

这项研究得到国家自然科学基金委、科技部“973”项目和“863”专项、中科院和上海市科委等的资助。林鸿宣研究组经过多年努力，在水稻重要性状遗传与功能基因研究方面取得了多项重要成果。这是该研究组第五次在国际著名学术杂志上发表水稻重要功能基因研究的成果。

 

为了寻找水稻中的抗逆相关基因，林鸿宣研究组通过大规模筛选水稻EMS诱变的突变体库，获得了一份较强抗旱、耐盐，而且稳定遗传的水稻突变体，将该突变体命名为dst (drought and salt tolerance)。

 

以此作为研究材料，林鸿宣研究员指导博士生黄新元和晁代印等通过图位克隆方法分离克隆了控制该抗逆性状的基因DST。该基因编码一个只含有一个C2H2类型锌指结构域的蛋白，随后被证明是一个新型的核转录因子。在dst突变体中，该蛋白的二个氨基酸的变异显著地降低了DST的转录激活活性。

 

他们的研究表明，DST作为抗逆性的负调控因子，当其功能缺失时可直接下调过氧化氢代谢相关基因（如过氧化物酶基因）的表达，使清除过氧化氢的能力下降从而增加过氧化氢在保卫细胞中的累积，促使叶片气孔关闭，减少水分蒸发，最终提高水稻的抗旱耐盐能力。重要的是，抗逆性增强的dst突变体在正常生长情况下其产量与对照品种（野生型）相比没有明显的变化，为该基因在作物抗逆育种中的应用提供了便利。通过一系列实验，他们揭示了一种调节水稻抗旱耐盐的分子调控新机制。即旱盐胁迫时，水稻通过下调DST的表达，进而降低其下游过氧化氢代谢相关基因的表达，减小叶片气孔的开度，控制水分的流失，从而增强抗干旱和耐受盐胁迫的能力。这项研究成果加深了人们对作物抗逆性状遗传调控机理的认识，同时也为作物抗逆分子育种提供了具有自主知识产权的重要新基因。

（生物通 小茜）

林鸿宣

物遗传与功能基因组研究组

以模式作物水稻作为研究材料，创建遗传材料和利用基因组研究所取得的大量遗传信息，开展农作物重要性状包括逆境抗性、产量与品质性状的遗传及其功能基因(或QTL)的研究，以期阐明这些性状的分子机制与发展分子育种技术。

 

研究组长：林鸿宣，博士、研究员

工作人员：高继平，副研究员；朱美珍，高级实验师；施敏，实验师

研 究 生：郝伟；金健；黄巍；黄新元；单军祥；吕明珠；陈忱；祁澎；王巍；应杰政；厉新民

 

水稻株型驯化的遗传机理研究

栽培水稻是从普通野生稻经过人工长期选择驯化而来。普通野生稻具有匍匐生长和分蘖过多的株型特征，不利于密植高产栽培。古代人类对野生稻的这种不利株型进行长期选择，逐步把野生稻的株型驯化成直立生长和分蘖适当的栽培稻株型。这样的株型便于人类进行密植和高产栽培，使水稻生产产生了革命性的进步。有关从野生稻株型向栽培稻株型的转变是在稻种人工驯化过程中最重要的事件之一。但该株型驯化转变的分子遗传机理之前尚未完成阐明。经过大量的遗传定位分析，我们从“海南普通野生稻”中成功克隆了控制水稻株型驯化的关键基因。实验结果表明，该基因编码一个功能未知的锌指蛋白，其作为具有转录激活活性的转录因子新基因对水稻株型的发育起重要调控作用；在海南野生稻与栽培稻之间该基因的编码区存在二个碱基的变异，其中只有一个变异引起氨基酸的替换，推测该氨基酸的替换在人工驯化过程中被选择和固定，这是导致由野生稻的匍匐生长和分蘖过多的不利株型向栽培稻的理想株型(直立生长、分蘖适当和利于高产栽培)转变的主要原因，该推测得到了转基因水稻的验证。该研究成果从分子水平阐明了水稻株型驯化的遗传机理，为作物人工选择驯化提供重要的分子证据，为作物株型发育的分子遗传调控机理提出了有价值的见解。同时该研究也为作物高产株型的分子设计育种提供了具有自主知识产权和重要应用前景的新基因。

 

主要论文：

Jin J, Huang W, Gao JP, Yang J, Shi M, Zhu MZ, Luo D, Lin HX. (2008) Genetic control of rice plant architecture under domestication. Nature Genetics 40: 1365-1369.

Ge LF, Chao DY, Shi M, Zhu MZ, Gao JP, Lin HX. (2008) Overexpression of the trehalose-6-phosphate phosphatase gene OsTPP1 confers stress tolerance in rice and results in the activation of stress responsive genes. Planta 228: 191-201.

Luo JJ, Hao W, Jin J, Gao JP, Lin HX. (2008) Fine mapping of Spr3, a locus for spreading panicle from African cultivated rice (Oryza glaberrima Steud.). Molecular Plant 1: 830-838.

Gao JP, Chao DY, Lin HX. (2008) Toward Understanding Molecular Mechanisms of Abiotic Stress Responses in Rice. Rice 1: 36-51.

Song XJ, Huang W, Shi M, Zhu MZ, Lin HX. (2007) A QTL for rice grain width and weight encodes a previously unknown RING-type E3 ubiquitin ligase. Nature Genetics 39: 623-630.

Gao JP, Chao DY, Lin HX. (2007) Understanding abiotic stress tolerance mechanisms: recent studies on stress response in rice. Journal of Integrative Plant Biology 49: 742-750.

Ren ZH, Gao JP, Li LG, Cai XL, Huang W, Chao DY, Zhu MZ, Wang ZY, Luan S, Lin HX. (2005) A rice quantitative trait locus for salt tolerance encodes a sodium transporter. Nature Genetics 37: 1141-1146.

Chao, Luo, Shi, Luo, Lin HX. (2005) Salt-responsive genes in rice revealed by cDNA microarray analysis. Cell Research 15: 796-810.