近日，中国科学院合肥物质院智能所离子束作物种质创制研究团队在水稻抗除草剂（草铵膦）基因发掘和功能研究方面取得新的进展。研究成果以题为“Mutation of GLR2 confers enhanced glufosinate resistance and salt tolerance in rice”在线发表于植物科学领域Top期刊Plant Physiology上。
水稻抗除草剂种质资源的创制和基因发掘利用是生物育种重要方向之一。草铵膦是一种广谱、高效、环境友好的非选择性除草剂，在全世界范围内广泛使用。但目前在水稻中关于抗草铵膦内源基因的报道甚少。科研团队前期通过离子束诱变创制了两个具有草铵膦抗性的水稻突变体glr1和glr2。glr1突变体及其抗性机制研究结果已经发表在植物分子生物学领域Top期刊Plant Biotechnology Journal上。本研究揭示了glr2突变体的草铵膦抗性机制以及与GLR1基因之间的关系。
研究结果表明，与野生型相比，glr2突变体在草铵膦处理下表现出显著的抗性（图1）；图位克隆和功能分析，显示GLR2基因编码了一个SPL家族的转录因子，其表达受草铵膦诱导显著上调；分子机制研究发现，GLR2能够结合抗草铵膦基因GLR1的启动子，激活GLR1的转录，从而参与水稻草铵膦抗性调控。此外，GLR2和GLR1在蛋白水平上具有相互作用，协同调控下游基因GS1的表达（图2）。
值得注意的是，GLR1突变不仅赋予水稻草铵膦抗性，同时还提高了耐盐性，对盐碱地改造和提高土地利用率具有重要意义。基于GLR2对GLR1的调控作用，团队进一步验证了glr2突变体的耐盐性，盐胁迫处理实验显示，glr2突变体在盐胁迫条件下表现出显著的耐盐性（图3），进一步证明了GLR2-GLR1分子模块在水稻对非生物胁迫中的广谱耐逆性。
本研究为GLR2-GLR1分子模块在调控水稻抗草铵膦抗性及耐盐性的作用提供了新的见解。GLR2基因的挖掘及其与GLR1的协同调控机制，不仅丰富了对水稻草铵膦抗性调控网络的理解，也为耐逆性水稻分子设计育种提供重要的基因资源和理论支持。
该研究得到国家自然科学基金、中科院青促会、安徽省重点研发计划等项目的资助。博士后程维民为论文的第一作者，叶亚峰副研究员、刘斌美研究员和中科院遗传所傅向东研究员为共同通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae588
图1 抗草铵膦水稻突变体筛选及验证
图2 GLR2调控水稻抗草铵膦分子机制模型
图3 glr2突变体具有明显的耐盐性
