原文以 Rice with reduced stomatal density conserves water and has improved drought tolerance under future climate conditions 為標題發(fā)表于2018年7月24日的New Phytologist上。
水稻(Oryzasativa)是人類(lèi)最重要的食物來(lái)源之一,但種植方式?jīng)Q定了其耗水量很大,易受干旱和高溫的影響。在氣候變化條件下,預期干旱和高溫會(huì )更加頻繁,從而對水稻產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。
研究者通過(guò)生物工程技術(shù)培育出高產(chǎn)水稻品種'IR64',通過(guò)調控發(fā)育信號水平,使其發(fā)育出更少的氣孔。研究者們過(guò)度表達了水稻表皮形成因子OsEPF1,從而顯著(zhù)降低了水稻的氣孔密度及導度。

圖2 水稻表皮形態(tài)因子
OsEPF1負調控擬南芥和水稻品種'IR64'的氣孔發(fā)育
圖3 OsEPF1過(guò)表達會(huì )限制'IR64'水稻的氣孔發(fā)育
低氣孔密度的水稻品系保水能力更強,在生長(cháng)的第4周和第5周之間,監測數據顯示,耗水量只需對照組的60%。在升高的大氣CO2下生長(cháng)時(shí),具有低氣孔密度的水稻植物能夠維持其氣孔導度,并且在干旱和高溫(40℃)下存活的時(shí)間比對照組更長(cháng)。盡管在某些條件下,其光合速率會(huì )降低,但低氣孔密度的水稻產(chǎn)量和對照組持平或更高。

圖4
OsEPF1過(guò)表達組和對照組氣體交換和耗水量數據(使用
高級光合/熒光測量系統LI-6800測量)的對比

圖5
OsEPF1過(guò)表達影響葉片失水和溫度,提高了'IR64'的產(chǎn)量
氣孔較少的水稻具有耐旱性,更加節水,這有助于人類(lèi)更好的應對未來(lái)氣候變化的挑戰,確保糧食安全。