Husker科学家的新基因发现提高了水稻抵御夜间热应激的能力

新闻资讯    |  时间:  2024-08-08

哈卡马尔·瓦利亚(Harkamal Walia)在温室里抱着一棵水稻植物,桶里放着几排水稻。内布拉斯加大学林肯分校的一个项目由美国国家科学基金会(National Science Foundation)提供的578万美元多年期赠款资助,在气候压力和全球需求不断增长的时期,该项目在加强水稻可持续性方面具有巨大潜力。该研究小组由农学和园艺学教授Harkamal Walia领导,与阿肯色州立大学和堪萨斯州立大学合作

 

Husker科学家的新遗传学发现可以帮助水稻生产商在夜间温度升高的情况下保持产量,这对21世纪农业构成了越来越大的威胁。内布拉斯加大学林肯分校项目由美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助,在气候压力和全球需求不断增长的时期,具有加强地球上主要作物之一的可持续性的巨大潜力。

 

一项为期多年的 578 万美元 NSF 赠款资助了由农学和园艺学教授 Harkamal Walia 领导的团队与阿肯色州立大学和堪萨斯州立大学合作的研究。科学家们专注于了解水稻和小麦对夜间温度升高的反应。

 

研究人员在田间和温室环境中研究了数百种水稻品种,分析了表型条件和广泛的遗传细节。他们最近在《植物生理学》杂志上发表了他们的研究结果

 

该项目确定了更能应对夜间高温的品种。最重要的是,研究人员发现,在夜间热应激下,一种特定的基因LOGL1对水稻重量有重大影响。LOGL1水平降低可能意味着更好的谷物重量和总产量。

 

这一发现表明,如果基因编辑技术能够产生活性较低的LOGL1版本,那么水稻将表现出更大的夜间耐热性并保持所需的产量,Heuermann农学教授、Daugherty Water for Food Global Institute的教员Walia说。

 

鉴于这种有前途的基因编辑潜力,UNL正在向美国专利商标局申请LOGL1技术。NUTech Ventures是该大学的技术商业化附属机构,正在努力与潜在的商业化合作伙伴合作,以帮助将技术推向市场。

 

“大米和小麦,以及玉米,共同提供了人类消耗的60%以上的卡路里,”瓦利亚说。

 

关于白天热应激对农艺影响的数据很多,但在夜间热应激的后果方面需要填补重大空白。

 

“如果你看一下美国100多年的数据,夜晚的变暖速度几乎是白天的两倍,”瓦利亚说。

 

Walia及其同事的论文指出,“田间研究表明,在生长季节,夜间平均温度每升高一摄氏度,就会导致水稻产量下降10%。

 

UNL对主要科学基础设施的两项战略投资对于获得联邦拨款至关重要,该拨款是通过NSF的刺激竞争性研究实验计划(EPSCoR)资助的。瓦利亚说,内布拉斯加州创新园区温室的自动化植物表型分析设施在促进水稻研究所需的详细分析方面“发挥了重要作用”。该大学的荷兰计算中心使所需的数据分析、数据存储和软件开发成为可能。

 

Walia 指导农学和园艺系的研究生 Jaspreet Sandhu 和 Larissa Irvin 追求 LOGL1 的发现。该小组继续跟进水稻项目,填补科学知识方面的其他空白。一个中心重点是了解LOGL1基因是如何工作的,以及它对小麦和玉米等其他主要作物有什么其他影响。

 

Husker的科学家们还希望找到他们的研究产生的一个惊喜的答案:他们为减少LOGL1效应而进行的一项基因编辑增加了水稻的谷物产量,当植物甚至没有受到压力时。

 

“所以,我们真的很想知道为什么会这样,”瓦利亚说。“这是这个基因特有的东西,还是在基因编辑实验过程中发生了其他变化,导致谷物重量更高?”


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资讯来源: 《植物生理学》