干旱是威胁全球粮食生产的一大因素。根系与气孔是影响植物干旱应对能力最直接的两大器官。近日，四川农业大学卢艳丽教授团队（西南作物基因发掘与利用国家重点实验室；玉米研究所）通过研究发现ZmLBD5基因可以负调控玉米脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）的产生进而影响其干旱抗性，ZmLBD5基因敲除材料表现出更好的抗旱能力。
LBD家族基因是植物特有的一类转录因子。其一类家族成员和二类家族成员通常被认为可能存在功能分化，两类成员序列差异主要体现在一个参与蛋白二聚化的结构域完整与否。LBD一类成员被广泛研究报道参与多种生物学过程，然而关于二类成员的报道非常少。我们发现二类成员LBD5可能参与干旱应答，因此对其展开了进一步研究。研究发现虽然LBD5不具有完整的蛋白二聚化结构域，但其自身的互作或与家族其他成员的互作并不受到影响。因此，我们推测一类家族与二类家族成员的功能可能不存在明显的分化。
图A. LBD5下游靶基因富集的生物学过程。B. GA和ABA富集通路基因的表达量变化。C.酵母单杂交检测LBD5与下游靶基因启动子的互作。D.荧光素酶活性检测系统分析LBD5与对靶基因启动子的调控。E. ABA和GA含量测定。
利用转基因超表达及基因敲除材料我们发现受LBD5调控的下游基因主要集中于ABA和GA合成途径。LBD5的超表达可抑制ABA合成，同时促进气孔的发生，降低气孔对干旱胁迫的敏感性，因此LBD5超表达植株表现为干旱敏感。但是，LBD5的基因缺失植株具有更好的干旱抗性，在田间干旱下具有更高的产量，同时田间正常水分条件下生长无明显影响。因此，该基因可作为玉米抗旱育种基因靶点加以储备利用。
相关研究成果题为“ZmLBD5, a class-II LBD gene, negatively regulates drought tolerance by impairing abscisic acid synthesis”的研究论文发表在植物学领域主流期刊Plant Journal（Top 1区，SCI影响因子7.091）。国重青年教师冯宣军博士，已毕业博士生熊静，在读博士生张维肖为该论文共同第一作者，卢艳丽教授为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川农业大学双支计划等项目资助。
原文连接：https://doi.org/10.1111/tpj.16015
