中美科学家发现大幅提高水稻抗旱性的蛋白

林小春

中美研究人员利用基因技术让水稻及其他作物产生大量PYL9蛋白，可显著提高它们的抗旱性能，从而帮助提高粮食安全。

这项成果当天发表在新一期美国《国家科学院学报》上，由中科院上海植物逆境生物学研究中心与美国珀杜大学等单位联合完成。

论文第一作者、上海植物逆境生物学研究中心赵杨介绍，这些转基因作物的抗旱策略是让老叶加速衰老，而把养分留给幼叶和芽来提高存活率，与壁虎断尾求生类似。

赵杨同时也在珀杜大学做研究。他说，植物的抗旱机制很大程度上依赖于一种叫脱落酸的植物激素，但脱落酸如何帮助植物抗干旱的分子机制尚未弄清。为此，他们通过转基因人为控制植物生成脱落酸的PYL受体蛋白，发现其中一种蛋白PYL9过度生成会很好地增强植物的抗旱性能。

实验表明，在两周干旱的情况下，野生型水稻的存活率为10%，而转基因水稻存活率在50%以上。

赵杨说，PYL9抗旱采取了多种策略，包括关闭气孔、抑制生长、促进休眠、促进叶表面蜡质合成等，其中最有意思的是加速老叶衰老。水分是光合作用的原材料，所以极端干旱环境中的植物光合作用很弱。老叶的衰老可以节省水分和养分消耗，同时将养分甚至水分转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。

这项研究虽然只使用了水稻与模式植物拟南芥，但赵杨认为，这种抗旱方法适用于绝大多数植物。

赵杨等人没有分析PYL9转基因对作物产量和品质的影响。他说：“由于水分是光合作用的原材料，干旱必然造成生物总量、产量和品质的降低，转基因能改善植物抗旱性，增强存活率，”能在极端条件下避免绝收，从而提高了粮食安全。

对于该研究的意义，他说，一是证实脱落酸直接诱导衰老，而不是通过合成其他物质来促进叶片衰老和脱落，解决了长期的争议问题；二是阐明了老叶衰老对植物抗旱的意义，说明老叶衰老有利于植物在极端干旱条件下存活。而此前有研究者提出，阻止衰老有利于作物抗旱，并提议将其作为抗旱品种的筛选标准。