复苏植物快速脱水适应的分子细胞机制研究

20251030

农、林、牧、渔业

本成果处于实验室研究成熟阶段，已构建完整的基础研究体系：在技术层面，建立了拟南芥突变体构建与鉴定技术、种子耐干性标准化表型鉴定技术、基因表达时空动态分析技术等关键技术，可精准开展植物耐干性的生理与分子机制研究；在研究内容上，明确了复苏植物卷柏 “快速失水 - 高效复水 - 低水势适应” 的耐干策略，解析了拟南芥吸水时间对耐干性的关键调控作用，通过全基因组测序筛选出 LIG6 等耐干相关候选基因，相关机制研究已形成科技报告。目前成果完成了实验室验证性实验，具备向中试阶段推进的理论与技术基础。

在资金方面，需合作方提供300-500 万元的中试启动资金，用于耐干基因功能的进一步验证、中试试验平台的初步搭建；场地方面，需配套1000 平方米的中试实验室（包含分子生物学、植物生理检测等功能区）及20 亩的中试试验田；设备方面，需合作方配备基因编辑设备、高通量植物表型分析系统等中试级设备；人员方面，希望合作方拥有农业生物技术、作物育种领域的专业团队，包含研究员 1-2 名、实验技术人员 3-5 名，共同开展中试阶段的技术优化与验证工作。

仅限国内转让

经济效益：未来成果转化后，培育的耐旱作物新品种可使干旱地区作物产量提升 10-15%，按推广 50 万亩计算，年增收可达 1 亿元；技术转让、专利许可等收益预计每年可达 300-500 万元，带动农业生物技术产业的发展，形成新的经济增长点。 社会效益：提升农作物的抗旱能力，为保障粮食安全贡献科技力量；减少农业生产中的水资源消耗，助力干旱地区农业可持续发展；推动植物抗逆生物学知识的科普传播，提升公众对农业科技创新的认知，同时创造 20-30 个就业岗位，促进相关领域人才就业。

北京市自然科学基金本科生“启研”计划

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

在全球气候变化背景下，干旱事件频发，严重制约植物生长与农业生产，而多数农作物在极端干旱下易减产或死亡。复苏植物能在极端脱水后复水恢复，研究其耐干机制对揭示植物抗旱本质、指导作物抗旱育种意义重大。 本研究以卷柏为复苏植物代表，拟南芥为模式植物，旨在解析植物耐干策略与基因调控机制，为抗逆机制研究和抗旱品种选育提供新视角与基因资源。 研究内容包括：一是探究卷柏“快速失水-高效复水-低水势适应” 耐干策略及形态生理协同机制；二是以拟南芥为对象，构建野生型、sweet6 单突变体及 CRISPR-Cas9 脱靶多基因变异体比较群体，建立标准化表型鉴定体系，筛选验证耐干相关基因并解析其表达与调控机制。 研究方法上，建立优化多项关键技术，如拟南芥突变体构建与鉴定技术、种子耐干性标准化表型鉴定技术、基因表达时空动态分析技术等，还采用脱水曲线测定、小液流法、全基因组测序等方法开展研究。 结果显示，卷柏脱水速率快、复水效率高且叶片水势低；拟南芥吸水时间是影响其耐干性的关键因子，多基因变异体 S6-2 耐干性显著增强；通过全基因组测序发现 LIG6 基因可能与耐干性相关，但 S6-2 耐干性增强或由其他变异基因协同作用。 综上，本研究揭示了卷柏独特耐干策略，明确了拟南芥中影响耐干性的关键因子与基因相关机制，建立的技术体系和发现的基因资源，对植物抗逆生物学研究及作物抗旱育种具有重要理论与应用价值，能为应对干旱带来的农业挑战、保障粮食安全提供科技支撑。