内蒙古大学科研团队找到紫花苜蓿抗旱增产“基因开关”
近日，内蒙古大学生命科学学院牛一丁教授团队在紫花苜蓿抗旱与生长调控机制研究方面取得重大突破。团队成功鉴定出一个关键基因ERF026，该基因如同一把“分子开关”，能有效破解紫花苜蓿面临干旱时“要生长还是要保命”的两难困境，为培育高产、抗旱的牧草新品种提供了核心基因资源与理论依据。该研究成果已发表于植物科学领域国际顶级期刊Plant Physiology。
紫花苜蓿被誉为“牧草之王”，是畜牧业的核心饲料作物，兼具极高经济与生态价值。然而，它对干旱胁迫极为敏感，严重制约了其在干旱、半干旱地区的产量与推广。长期以来，作物育种中普遍存在“生长—防御权衡”难题，即植物在激活抗旱防御机制时，往往以抑制生长、降低产量为代价。
牛一丁教授团队此次发现的ERF026基因，属于AP2/ERF转录因子家族。研究首次揭示，该基因是连接茉莉酸信号通路与植株生长发育的关键枢纽。它能够特异性识别基因上的一个全新DNA位点(STRE)，直接调控茉莉酸的生物合成。
研究发现，抑制ERF026基因的表达(即令其“沉默”)，能够产生一箭双雕的奇效：在正常条件下，茉莉酸合成受抑，植株能将更多能量用于生长，生物量显著增加，同时叶片气孔密度降低，有效提高水分利用效率；当遭遇干旱时，植物防御机制被激活，让植物切换到“防御模式”帮助植物扛过缺水逆境，植株在高效利用有限水分的同时，体内的抗氧化酶系统持续保持高效运行，提升了清除有害自由基、抵御干旱损伤的能力。这意味着，通过调控这一个基因，即可同步实现“促生长”与“强抗旱”的双重目标，打破了传统认知中二者难以兼得的壁垒。
该研究成果具有重要的应用前景。未来可通过基因编辑技术对其进行精准调控，定向培育出适应干旱地区种植、高产稳产的紫花苜蓿新种质。这不仅有助于保障我国畜牧业饲料安全，对干旱地区生态恢复与水土保持也将起到积极作用。
该研究得到国家科技创新2030重大项目、国家自然科学基金和内蒙古自治区自然科学基金等项目支持。(记者 白莲)