全球变暖导致干旱频发，严重威胁水稻生产。水稻抗旱育种长期面临“抗旱与高产难以兼得”的瓶颈。近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所王冰研究员和崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队研究发现，植物激素独脚金内酯（SLs）是水稻耐旱性的关键负调控开关，并解析了其完整分子通路。研究成果以Strigolactones constrain rice drought acclimation by suppressing ROS scavenging through the D53–OsWRKY31–ZFP36 module为题，发表于国际知名学术期刊Molecular Plant杂志(DOI:10.1016/j.molp.2026.09.001)。
短期干旱抑制水稻根系SL合成，带来SL信号抑制蛋白D53积累。D53通过N端结构域与转录因子OsWRKY31互作，负调控OsWRKY31的蛋白水平；OsWRKY31可直接结合锌指蛋白编码基因ZFP36的启动子并抑制其转录，而ZFP36负责清除过氧化氢、维持活性氧稳态。因此，短期干旱通过抑制SL合成、促进D53积累，最终增强活性氧清除能力，提升水稻耐旱性，形成SL-D53-OsWRKY31-ZFP36干旱调控通路。
陆稻是一类耐旱性强的水稻材料，高抗旱陆稻品种IRAT109根系分泌物中SL含量显著低于日本晴，这种降低趋势在干旱环境下更加显著。进一步发现OsWRKY31的hap2单倍型在陆稻中受到选择，与抗旱性显著正相关。该单倍型中的SNP抑制了OsWRKY31的转录和翻译效率，从而提高抗旱性，是抗旱分子设计育种的关键靶点。
利用基因组编辑技术敲除SL途径关键基因，可显著提升日本晴、华占、IRAT109等品种的抗旱能力。进一步选取SL含量适度降低的近等基因系NIL-HTD1HZ进行自然干旱测产，发现其较对照增产36.7%，且抗旱性、分蘖数、穗数、结实率和千粒重均显著改善，兼具抗旱与稳产特性，说明SL合成优异等位形式HTD1HZ是抗旱稳产的关键枢纽基因，具有重要的育种应用价值。
本研究揭示了SL负调控水稻干旱适应的新机制，发现了植物激素协同调控抗旱性与株型发育的新规律，筛选出多个可直接用于分子设计育种的关键基因与优异单倍型，为水稻抗旱高产育种提供了精准靶点，对保障粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。
中国科学院遗传发育所副研究员李倩倩和在读博士生王毅为该论文的共同第一作者，王冰研究员和李家洋院士为共同通讯作者。北京大学雷晓光教授、遗传发育所褚金芳研究员、农业资源研究中心王磊研究员、中国水稻研究所符冠富副研究员、王跃星研究员对该项研究工作做出了重要贡献。本研究得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、中国科协青年人才托举工程、中国科学院青年创新促进会的资助。
水稻与陆稻中独脚金内酯信号负调控抗旱性的保守机制及育种应用
