近日，中國科學院合肥物質院智能所離子束作物種質創制研究團隊在水稻抗除草劑（草銨膦）基因發掘和功能研究方面取得新的進展。研究成果在線發表于植物科學領域Top期刊Plant Physiology上。

水稻抗除草劑種質資源的創制和基因發掘利用是生物育種重要方向之一。草銨膦是一種廣譜、高效、環境友好的非選擇性除草劑，在全世界范圍內廣泛使用。但目前在水稻中關于抗草銨膦內源基因的報道甚少。科研團隊前期通過離子束誘變創制了兩個具有草銨膦抗性的水稻突變體glr1和glr2。glr1突變體及其抗性機制研究結果已經發表在植物分子生物學領域Top期刊Plant Biotechnology Journal上。本研究揭示了glr2突變體的草銨膦抗性機制以及與GLR1基因之間的關系。

研究結果表明，與野生型相比，glr2突變體在草銨膦處理下表現出顯著的抗性（圖1）；圖位克隆和功能分析，顯示GLR2基因編碼了一個SPL家族的轉錄因子，其表達受草銨膦誘導顯著上調；分子機制研究發現，GLR2能夠結合抗草銨膦基因GLR1的啟動子，激活GLR1的轉錄，從而參與水稻草銨膦抗性調控。此外，GLR2和GLR1在蛋白水平上具有相互作用，協同調控下游基因GS1的表達（圖2）。

值得注意的是，GLR1突變不僅賦予水稻草銨膦抗性，同時還提高了耐鹽性，對鹽堿地改造和提高土地利用率具有重要意義。基于GLR2對GLR1的調控作用，團隊進一步驗證了glr2突變體的耐鹽性，鹽脅迫處理實驗顯示，glr2突變體在鹽脅迫條件下表現出顯著的耐鹽性（圖3），進一步證明了GLR2-GLR1分子模塊在水稻對非生物脅迫中的廣譜耐逆性。

本研究為GLR2-GLR1分子模塊在調控水稻抗草銨膦抗性及耐鹽性的作用提供了新的見解。GLR2基因的挖掘及其與GLR1的協同調控機制，不僅豐富了對水稻草銨膦抗性調控網絡的理解，也為耐逆性水稻分子設計育種提供重要的基因資源和理論支持。

該研究得到國家自然科學基金、中科院青促會、安徽省重點研發計劃等項目的資助。博士后程維民為論文的第一作者，葉亞峰副研究員、劉斌美研究員和中科院遺傳所傅向東研究員為共同通訊作者。

文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae588

圖1 抗草銨膦水稻突變體篩選及驗證

圖2 GLR2調控水稻抗草銨膦分子機制模型

圖3 glr2突變體具有明顯的耐鹽性