生物通报道  来自华中农业大学的研究人员鉴别出了一个水稻基因DWA1，证实其通过调控胁迫诱导的植物角质层蜡质（Cuticular wax）累积在发挥了至关重要的抗旱作用。这一研究发现发表在10月14日的《美国科学院院刊》（PNAS）杂志上。

论文的通讯作者是华中农业大学的熊立仲（Lizhong Xiong）教授。其主要从事水稻后期抗旱的分子基础和遗传改良研究，发表高水平学术论文10多篇，申请国内专利11项，国际专利2项。

角质层包括蜡质和角质，是覆盖于陆生植物表面与外界环境接触的重要保护性障碍物。角质层蜡质在植物抵抗各种生物和非生物胁迫中起着非常重要的作用，如防止水分的非气孔行丢失，抵抗病菌入侵和防止草食性昆虫吞食，抵抗紫外辐射和霜冻等非生物逆境的影响等。

水分胁迫通常会导致蜡质积累增加。对于水分胁迫具有抗性的植物一般都有较厚的表皮蜡质。研究表明，逆境诱导的蜡质含量增加，可导致叶水分丧失的敏感性降低。同时，蜡质含量的增加，同样可增加植物抗干旱的能力。但目前对于干旱胁迫条件下角质层蜡质累积的遗传调控机制还不是很清楚。

在这篇文章中，研究人员鉴别出了一个水稻基因Drought-Induced Wax Accumulation 1 (DWA1)，证实它编码了长度为2391个氨基酸的极大蛋白，该蛋白由多个酶结构构成，其中包括一个氧化还原酶样结构域、一个包含AMP结合结构域的原核生物非核糖体肽合成酶样模体，和一个丙二烯氧化合酶样结构域。

研究人员证实该蛋白保守存在于维管植物中。dwa1基因敲除（KO）的突变体相对野生型对于干旱胁迫高度敏感。DWA1主要表达于维管组织和表皮层，干旱胁迫可强有力地诱导DWA1表达。这一dwa1突变体干旱胁迫下角质层蜡质累积受损，显著地改变了植物的角质层蜡质组成，导致植物对干旱敏感性增高。且这一突变体的极长链脂肪酸水品降低，而过表达DWA1的植物相比于野生型则极长链脂肪酸水平增高。 研究人员证实在干旱条件下，dwa1 KO突变体中许多蜡质相关基因的表达显著受到抑制。此外，他们还在体外证实，DWA1的AMP结合结构域显示酶活性激活长链脂肪酸形成了酰基CoA (acyl-CoA)。

这些结果表明，DWA1通过调控水稻中干旱诱导的角质层蜡质累积控制了抗旱性。这一研究发现或许对于改良农作物品种的抗旱性具有极其重要的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Putative megaenzyme DWA1 plays essential roles in drought resistance by regulating stress-induced wax deposition in rice

Drought stress is a major limiting factor for crop production. Cuticular wax plays an important role in preventing water loss from drought stress. However, the genetic control of cuticular wax deposition under drought stress conditions has not been characterized. Here, we identified a rice gene Drought-Induced Wax Accumulation 1 (DWA1) encoding a very large protein (2,391 aa in length) containing multiple enzymatic structures, including an oxidoreductase-like domain; a prokaryotic nonribosomal peptide synthetase-like module, including an AMP-binding domain; and an allene oxide synthase-like domain. This previously unreported putative megaenzyme is conserved in vascular plants. A dwa1 KO mutant was highly sensitive to drought stress relative to the WT……

作者简介：

熊立仲

1994年本科毕业于华中农业大学并于同年进入研究生学习。1999年获华中农业大学植物分子生物学专业博士学位。参加过中国水稻基因组作图、水稻杂种优势分子生物学基础研究等重大课题。1996年作为访问学者在美国弗吉尼亚理工州立大学从事为期半年的水稻分子标记开发和遗传作图研究。从1999年9月至2002年9月，在美国阿肯色大学从事水稻抗病抗逆有关调控基因的克隆及功能分析研究。2002年9月，回到华中农业大学工作至今。任华中农业大学生命科学技术学院教授、博导，同时兼任湖北省遗传学会理事、《武汉植物学研究》编委、《Theoretical Application Genetics》杂志编委及多种国际期刊的审稿专家。

2002年，从美国阿肯色大学植物病理系博士后毕业后，回到华农投身于水稻抗旱研究领域，组建一支创新能力强的研究队伍，培养一批高素质的人才，取得了许多在国内外研究领域有重要影响的科研成果。该团队以美国洛氏基金课题以及国家重要课题为基础，申请并获得10多项国内国际科研项目资助，系统地展开水稻后期抗旱的分子基础和遗传改良研究。他发表10多篇高水平的学术论文，申请国内专利11项、国际专利2项，先后获得“中国青年科技奖”、“湖北青年五四奖章”、“国家杰出青年科学基金”、“教育部青年教师资助计划”、“教育部新世纪优秀人才计划”等多个奖项及荣誉称号。

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