大豆[Glycine max (L.)Merr.]起源于中国，迄今已经有5000多年的种植历史，是我国乃至世界上重要的油料和饲用作物，为全球供应了一半以上的油料产量和近四分之一的植物蛋白。目前，我国大豆供需不平衡，80%以上的大豆依赖进口。大豆是干旱敏感作物，干旱胁迫对大豆的生长发育影响极大，开展大豆抗旱机理研究和抗旱品种选育对我国乃至全世界粮食安全都具有非常重要的意义。 

　　近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所种子创新重点实验室田志喜研究组和山西农业科学院经济作物研究所马俊奎课题组合作，对584份大豆种质资源进行了田间抗旱表型鉴定，利用株高、产量和生物量计算大豆田间抗旱指数，并对该表型进行全基因组关联分析挖掘大豆抗旱基因。在16号染色体上鉴定到与抗旱指数显著关联的信号。进一步分析表明，GmPrx16是16号染色体区段内的关键基因，该基因编码一个过氧化物酶，且第一个外显示上存在一个由C到G的非同义突变SNP，该突变显著提高了GmPrx16蛋白酶活性。遗传分析发现，GmPrx16正调控大豆的抗旱性，过表达该基因可以显著提高大豆叶片的过氧化物酶活性从而提高大豆的抗旱性；RNAi转基因植株叶片的过氧化物酶活性降低，植株表现出干旱敏感。有意思的是，过表达GmPrx16同时可以显著提高植物的耐盐性，表明GmPrx16在提高植物非生物胁迫抗性中具有显著的应用前景。进一步通过酵母单杂交和双分子荧光互补实验发现，GmDRF1和GmDRF2可以结合到GmPrx16启动子上，正调控GmPrx16的表达。由此推演出GmPrx16的分子调控模型：干旱诱导GmDRF1和GmDRF2的表达，正调控GmPrx16转录，提高大豆叶片的过氧化物酶酶活性，降低活性氧的含量从而提高大豆的抗旱性。 

　　该研究成果以题为“Natural allelic diversities of GmPrx16 confer drought tolerance in soybean”于2023年11月23日在线发表于Plant Biotechnology Journal（DOI:10.1111/pbi.14249）,该研究发现了GmPrx16基因是在大豆自然群体中控制大豆抗旱性的关键基因，同时阐明了GmPrx16调控大豆抗旱性的分子机制，为大豆抗旱分子设计育种提供了重要理论依据。田志喜研究组博士后张志方和山西农业科学院经济作物研究所马俊奎研究员为该论文第一作者，田志喜研究员与刘书林副研究员为论文共同通讯作者，该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导等项目资助。 

图：GmPrx16调控大豆抗旱性