新基因的发现有助于培育耐旱作物
研究人员首次揭示了植物中一个关键基因如何让它们更有效地利用能源，使它们能够生长更多的根系，吸收更多水分和养分。宾夕法尼亚州立大学领导的国际植物科学团队与诺丁汉大学合作，发现了这个名为bHLH121的新型调控基因，使玉米根系能够获取更多水分和养分。相关研究结果已发表在《美国国家科学院院刊》上。
这个基因控制着植物根系中生活组织之间空气空间的形成（称为根部皮层气组织）。用气室取代大部分根细胞能够节省植物大量能源，否则这些根细胞需要用来吸收养分。这使得根系代谢更为高效，使其能够利用节省下来的资源来建立更多的根系，更有效地探索土壤并吸收更多水分和养分。
研究人员指出，这一发现可能导致培育出能够抵御干旱和低氮土壤条件的作物，最终缓解全球粮食安全问题。该研究团队利用宾夕法尼亚州立大学先前开发的强大成像工具，快速衡量了成千上万个根系中的细胞。一种称为激光剥蚀断层扫描术的成像技术对这一研究至关重要。这种先进的方法现在也可在诺丁汉大学通过英国生物技术与生物科学研究理事会的资助以及美国合作伙伴的支持而获得。
荷兰瓦赫宁根大学的作物生理学助理教授汉娜·施耐德表示：“我们首次在2010年开始了涉及这项研究的田间试验，在宾夕法尼亚、亚利桑那、威斯康星和南非的多个地点种植了500多株玉米，”她说。“我们看到了令人信服的证据表明我们已经找到了一个与根部皮层气组织相关的基因。
该研究揭示了缺乏bHLH121基因的突变玉米品系根部空气空间形成减少，而过表达bHLH121导致更多空气空间的形成。在多个地点的水分和氮素不足条件下，对这些品系的特性进行的表征显示，bHLH121基因对根部气室空间的形成至关重要，为植物育种者提供了一个新工具，可选择在次优条件下土壤探索更为出色的品种，从而提高产量。
研究结果的重要性在于发现了一个能帮助植物获得更好耐旱能力、更好氮磷吸收的重要特征基因，在气候变化面前具有重要意义。
美国能源部、霍华德·巴菲特基金会以及美国农业部国家食品与农业研究所支持了这项研究。
