中国农业大学李召虎团队及其合作者揭示半日花烷型双环二萜在调控水稻气孔关闭中的作用

来源：植物生物学

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在水稻产量形成的各种限制因素中，干旱是主要的环境胁迫之一，通常会导致水稻产量损失25%以上【1】，因此如何提高水稻的抗旱能力对水稻产量的维持至关重要。有趣的是，之前在玉米中的研究发现，半日花烷型双环二萜（labdane‐related diterpenoid，LRD) 可以影响植物耐旱能力，其II类二萜环化酶ZmCPS2/An2的插入突变体增加了植物对干旱的敏感性【2】。此外，水稻中也可以通过OsCPS2 and OsCPS4催化产生 LRD 物质，但是目前尚不清楚LRD二萜类天然产物是否介导水稻的抗旱能力。

近日，中国农业大学李召虎教授及美国 Iowa State University的 Reuben Peters团队合作在New Phytologist在线发表了一篇题为A (conditional) role for labdane‐related diterpenoid natural products in rice stomatal closure的研究论文，在水稻中揭示了LRD二萜类化合物通过气孔调节影响抗旱能力的机制。

该研究在Kitaake品种水稻上进行了遗传研究，通过CRISPR / Cas9进行定向诱变，产生了cps2、cps4及cps2x4双突变体。该研究表明，所有突变体株系的LRD含量降低，并且均对干旱胁迫及细菌性叶枯病表现出增强的敏感性，同时伴随着气孔关闭的显著减少。然而，CPS过表达株系并没有显著增加水稻的干旱耐受性。此外，该研究还发现LRD对气孔的调控作用时不依赖ABA信号的。有趣的是，在其他水稻品种中的cps突变体也没有显著改变对干旱的敏感性，同时对LRD合成的影响也较小，这表明植物通过LRD调控气孔关闭进而影响抗逆性的作用受到植物本身遗传背景的影响。

Effect of rice cultivar Kitaake cps mutants on drought resistance

总之，该研究表明，LRD可能在调控水稻气孔关闭中发挥关键作用，从而影响植物的耐旱能力，但是这种影响是条件依赖性的，该研究结果为水稻的水分利用效率的研究提供了新的研究思路。

参考文献

【1】Zhang J, Zhang S, Cheng M, Jiang H, Zhang X, Peng C, Lu X, Zhang M, Jin J. 2018. Effect of Drought on Agronomic Traits of Rice and Wheat: A Meta-Analysis. Int J Environ Res Public Health 15: 839.

【2】Mafu S, Ding Y, Murphy KM, Yaacoobi O, Addison JB, Wang Q, Shen Z, Briggs SP, Bohlmann J, Castro-Falcon G, et al. 2018. Discovery, Biosynthesis and Stress-Related Accumulation of Dolabradiene-Derived Defenses in Maize. Plant Physiol 176: 2677-2690.