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文献分享|油菜保卫细胞中磷脂酶Dα1表达增强降低水分损失及提高种子产量

 更新时间:2024-01-11 点击量:419

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室联合美国密苏里州圣路易斯发现PLDa1在改善作物抗旱性和提高种子产量方面的潜在应用价值,为未来的作物遗传改良提供了新的策略。研究结果显示,通过在保卫细胞中特异性表达PLDα1,可以有效地提高油菜的干旱耐受性和种子产量,为作物改良提供了重要的理论依据。

此成果以题为《lncreased expression of phospholipase Dα1 in guard cells decreases water loss with improved seed production under drought in Brassica napus》,发表在《Plant biotechnology journal》。华中农业大学植物科学技术学院副研究员鲁少平为第一作者,华中农业大学教授洪月云、美国密苏里州圣路易斯密苏里大学生物系王学敏为通讯作者,通过实验评估了转基因植物和野生型(WT)植物叶片重量的变化,从而深入了解了植物的保水能力。


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保卫细胞的开闭控制着植物的蒸腾作用,是影响植物水分利用效率和干旱耐受性的关键因素。磷脂酶Da1 (PLDa1)的激活在拟南芥中产生脂质信使磷酸,并促进气孔关闭。为了探索PLDa1介导的信号在作物中减少水分损失的应用,研究团队将拟南芥的PLDa1基因在甘蓝型油菜(Brassica napus)的保卫细胞特异性启动子AtKatIpro的控制下引入了两个油菜品种中。转基因油菜在干旱和高盐胁迫条件下表现出较低的水分损失和改善的生物量积累。在田间干旱条件下,转基因植株的种子产量高于野生型植株。PLDα1在保卫细胞的特异性表达有潜力通过增强干旱耐受性来提高作物产量。

研究表明,通过在保卫细胞中特异性表达PLDa1,可以有效地提高油菜的干旱耐受性和种子产量,这为作物抗旱育种提供了一种新的策略。这些转基因油菜在高渗透压应激条件下(包括干旱和高盐度)表现出降低的水分损失和改善的生物量积累。此外,这些植物在干旱条件下的田间试验中比野生型植物产生了更多的种子。保卫细胞特异性表达PLDa1具有通过增强抗旱性来提高作物产量的潜力,在干旱条件下改造了植物,使其在保护细胞特异性启动子的控制下表达 PLDa1,从而减少了水分流失,改善了植物生长为作物改良提供了重要的理论依据。

本文使用国产光合仪器Yaxin-1102便携式光合蒸腾仪进行此研究,该光合仪测量了水分蒸腾和气孔导度,在光合作用和失水有关的生理过程方面发挥了重要作用。

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