小麥是世界上種植最廣泛的旱地作物之一,增強小麥干旱脅迫是進一步增加小麥產量和減少水資源投入的措施。根系是水分吸收的關鍵,因此根系對干旱脅迫的反應是決定小麥耐旱性的重要因素。
為了挖掘小麥干旱適應性的新遺傳資源,研究人員鑒定了一個包含小麥野生近緣種長穗偃麥草染色體片段的易位系。與普通小麥不同的是,長穗偃麥草能夠在有限的水分條件下保持根的持續(xù)生長。通過對易位系根轉錄組數據的分析,研究者發(fā)現(xiàn)在有限水分條件下,名為LRD的基因轉錄水平的降低是其具有維持根系生長能力的關鍵。在水分限制條件下,長穗偃麥草中的LRD等位基因表達下調,而小麥中的LRD等位基因表達上調。通過RNAi抑制小麥植株中的LRD基因表達能夠增強小麥在水分限制下根系的生長能力。此外,即使在優(yōu)良的生長條件下,抑制LRD也會對籽粒大小和數量帶來正向的效應。
研究者還揭示出外施赤霉素會促進小麥側根生長以及赤霉素對LRD不同等位基因表達差異的作用。這些都證明了LRD在改善小麥對水分脅迫的反應和改變產量構成因素方面的作用。