基因帮助植物减少水分消耗而不会损失生物量

西拉斐特,印第安纳州–普渡大学的研究人员发现了一种基因突变,可使植物在不损失生物量的情况下更好地承受干旱,这一发现可以减少植物生长所需的水量,并帮助植物在不利条件下生存和繁衍。

植物可以自然地控制气孔的打开和关闭,气孔吸收二氧化碳并释放水。在干旱条件下,植物可能会关闭其气孔以节约用水。通过这样做,植物也减少了它可以吸收的二氧化碳量,这限制了光合作用和生长。

园艺学助理教授Mike Mickelbart;园艺学教授长谷川(Mike Hasegawa);园艺研究生Chal Yul Yoo发现研究植物拟南芥中的一种遗传突变减少了气孔的数量。但是该基因不是限制二氧化碳的摄入,而是创造了有益的平衡。

“该工厂只能固定那么多的二氧化碳。较少的气孔仍可节约与野生型相同量的二氧化碳,同时还能节约用水,”米克尔巴特(Mickelbart)说,其结果已发布在该杂志的早期在线版本中 植物细胞. “这表明有可能减少蒸腾而不产生产量损失。”

米克尔巴特(Mickelbart)和尤(Yoo)使用红外气体分析仪确定吸收的二氧化碳量和水的损失量。 拟南芥 突变体。将二氧化碳泵送到设备的腔室中,分析仪将测量设备开始吸收气体后剩余的量。一个类似的过程可以测量因蒸腾而损失的水分,其中水分从植物中释放出来。’s leaves.

分析表明,该植物具有GTL1基因的突变形式,并未减少二氧化碳的摄入量,但蒸腾作用却降低了20%。当测量其茎干重量时,该植物具有与野生型拟南芥相同的生物量。

“蒸腾作用的减少导致突变植物的耐旱性增强,” Yoo said. “在干旱胁迫下,它们会将更多的水分保持在叶片中。”

在已知控制气孔的20个基因中,SDD1在突变体中高度表达。 SDD1是负责调节叶片气孔数量的基因。在突变体中,GTL1不起作用,SDD1被高度表达,这导致较少的气孔形成。

米克尔巴特说,这一发现很重要,因为它开辟了一种自然的方式来提高作物的耐旱性而不降低生物量或单产的可能性。他说,这项研究的下一步是确定GTL1在农作物中的作用。

国家科学基金会和国家农业研究与发展奖资助了这项研究。

作家:Brian Wallheimer,765-496-2050, [email protected]

资料来源:Michael Mickelbart,765-494-7902, [email protected]
陈玉Yo,765-494-1316, [email protected]

有关此版本中研究的摘要,请访问: http://www.purdue.edu/newsroom/research/2011/110111MickelbartGene.html



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