科学家们解开了长根抗旱小麦植物的关键

未来在干旱条件下种植小麦可能会更容易。加州大学戴维斯分校领导的研究发现，适当数量的特定基因组副本可以刺激更长的根系生长，使小麦植株能够从更深的水源中汲取水分。

　　

   

   

含有不同剂量的影响根结构的基因家族的根的照片，这些基因家族使小麦植株长出更长的根并吸收更多的水。

由于加州大学戴维斯分校的一项新的基因研究，未来在干旱条件下种植小麦可能会更容易。一个国际科学家团队发现，适当数量的特定基因组副本可以刺激更长的根系生长，使小麦植株能够从更深的水源中汲取水分。根据发表在《 Nature Communications》杂志上的一篇论文，这种植物有更多的生物量，产量更高。

这篇论文的第一作者、加州大学戴维斯分校植物科学系的博士后研究员Gilad Gabay说，这项研究提供了新的工具来修改小麦的根系结构，以抵御低水分条件。

根是干旱条件下提高产量的关键

“根在植物中扮演着非常重要的角色，”他说。“根系吸收水分和养分来支持植物生长。这一发现是在干旱条件下改造根系以提高小麦产量的有用工具。”在提高小麦产量方面已经做了很多工作，但水分胁迫造成的损失会抵消其他方面的改善。面对全球变暖，能够适应低水分条件但产量增加的植物将是为不断增长的人口提供足够食物的关键。

到目前为止，人们对影响小麦根结构的基因知之甚少。Gabay所在实验室的项目负责人Jorge Dubcovsky教授说，发现这个被称为OPRIII的基因家族，以及这些基因的不同副本影响根长的发现是重要的一步。

Dubcovsky说:“OPRIII基因的复制导致一种叫做茉莉酸的植物激素的产生增加，这种激素在其他过程中会加速侧根的产生。这些基因的不同剂量可以用来获得不同的根。”

从基因组学到育种

为了获得更长的根，研究团队使用CRISPR基因编辑技术消除了一些在根较短的小麦品系中复制的OPRIII基因。相比之下，增加这些基因的拷贝会导致更短的根和更多的分枝。但插入黑麦染色体，导致OPRIII小麦基因减少，导致根变长。

Gabay说:“微调OPRIII基因的剂量可以让我们设计出适应干旱、正常条件和不同场景的根系。”

知道正确的基因组合意味着研究人员可以寻找具有这些自然变异的小麦品种，并将其培育出来，供种植在低水分环境中的种植者使用。