为水稻打造一支抗旱「黄金战队」——中国农科院作科所王文生团队解析OsMYB2/OsGH18/OsCAD3分子模块
国家级科研机构解析水稻抗旱分子模块并导入主栽品种，兼具科研突破与育种应用价值，值得进入每日精选。
中国农业科学院作物科学研究所王文生研究员带领的水稻分子设计技术与应用创新团队，从国家种质库3000份稻种测序成果中精选408份核心种质开展多阶段抗旱表型鉴定，挖掘出由OsMYB2、OsGH18、OsCAD3构成的抗旱「黄金战队」分子模块——OsMYB2感知干旱信号激活下游基因；OsGH18通过蛋白互作解锁OsCAD3活性；OsCAD3大量合成木质素加固细胞壁以减轻萎蔫减少水分流失。团队已尝试将该模块导入主栽品种黄华占，初步试验证明能显著提升抗旱能力。
每产出1公斤大米，水稻生长就要消耗约1000升水。在气候变化的大背景下，极端高温、降雨分布不均等问题频发，干旱威胁着水稻生产。干旱不仅会压低水稻株高、生物量，还会造成结实率、千粒重下降，既降低产量也影响稻米品质，严重干旱甚至会对水稻造成致命打击。培育耐旱水稻品种，成为育种领域一块难啃的硬骨头。
水稻的耐旱并非由单一基因掌控，而是受多个基因共同调控，同时苗期与全生育期抗旱评价标准各不相同，给育种工作带来重重阻碍。中国农业科学院作物科学研究所王文生研究员带领的水稻分子设计技术与应用创新团队，从国家种质库海量资源中筛选材料，依托3000份稻种测序成果，精选408份核心种质，开展多阶段抗旱表型鉴定，结合分子生物学技术，挖掘出由OsMYB2、OsGH18、OsCAD3构成的抗旱“黄金战队”分子模块。
这支“基因战队”分工明确，配合默契。OsMYB2如同“总指挥”，感知干旱信号后激活下游两个基因表达；OsGH18充当“信号兵”，通过蛋白互作像一把分子钥匙，解锁OsCAD3蛋白的活性；OsCAD3作为“工程兵”，被激活后大量合成木质素。木质素好比植物细胞壁中的 “钢筋”，加固细胞壁结构，减轻干旱下植株萎蔫、减少水分流失，以此提升水稻全生育期的耐旱能力。
这三个基因在不同水稻品种中存在不同单倍型，不同版本的组合，带来了耐旱能力的差异。科研人员借助人工智能筛选出最优基因组合，还可以预测杂交后代的抗旱表现。目前，科研团队已经尝试将这套基因模块导入主栽品种黄华占，初步试验证明，能够显著提升该品种抗旱能力。
未来，育种家将利用分子标记辅助选择，把这套抗旱基因模块聚合到更多优良水稻品种中，力争实现丰水条件下高产，干旱条件下稳产少减产。这既能充分利用干旱边际土地，节约农业水资源，守护国家粮食安全，也能稳定农户种植收益，为农业可持续发展注入基因力量。
(单位: 中国农业科学院作物科学研究所)