中國科學院植物所發現水稻生物鐘調控非生物脅迫適應性的新機制
水稻是我國乃至世界的主要糧食作物之一，也是單子葉植物和農作物研究的主要模式物種，對非生物脅迫極為敏感，探究水稻對非生物逆境適應性的分子機制，完善其應答網絡是提高水稻耐逆性設計育種的基礎。生物鐘多層次調控植物對環境的適應性，研究水稻生物鐘組分在多種脅迫環境中的作用機制，對提高水稻在高鹽、干旱等地區的產量具有重要意義。脫落酸（abscisic acid，ABA）信號在響應高鹽、干旱等非生物脅迫環境中也發揮著重要作用。然而，水稻生物鐘組分是否參與調控脫落酸信號網絡從而適應非生物脅迫環境尚不清楚。
中國科學院植物研究所王雷研究組發現生物鐘核心組分OsCCA1（Oryza sativa CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1）正向調控水稻對高鹽、干旱以及滲透脅迫的適應性，其功能缺失的突變體導致對多種逆境脅迫更加敏感。此外，高鹽環境直接導致oscca1突變體的產量嚴重降低。研究通過DAP-seq結合RNA-seq的聯合分析，共篩選出692個OsCCA1的直接靶基因。研究發現，OsCCA1在高鹽環境中參與ABA信號通路，調控著多個A類OsPP2Cs成員以及下游bZIP類轉錄因子如OsbZIP46的表達，進而激活它們在多種逆境中高水平的轉錄。因此，oscca1突變體中諸多脅迫應答相關基因的表達不能有效地被激活，導致水稻對脅迫環境更加敏感。另外，oscca1材料對外源施加的脫落酸更敏感，低濃度條件下株高受到顯著的抑制作用，高濃度直接導致幼苗存活率明顯降低。該成果進一步說明OsCCA1直接參與脫落酸信號通路，當其突變以后會導致脫落酸信號傳導受阻，使水稻對脫落酸更加敏感。該研究系統解析了生物鐘核心組分OsCCA1協調脫落酸信號網絡增強水稻對多種非生物逆境脅迫適應的分子機制。
該研究進一步揭示了植物生物鐘系統調控非生物脅迫適應性的分子網絡，為生物鐘調控水稻耐逆性提供了新的理論依據，并為研發具有多重抗逆性的水稻品種提供了設計育種的靶點和優質遺傳資源。
5月4日，相關研究成果在線發表在Plant Physiology上。研究工作得到國家自然科學基金面上項目、國家重點研發計劃和中科院戰略性先導科技專項（B類）等的支持。
