一种抗逆融合基因（WX02）的创制及其在抗逆优质作 物育种中的应用项目

盐碱、干旱、高温、冻害和洪涝等逆境胁迫严重影响作物的正常生长发育，是造成农作物减产和品质下降的主要原因之一，严重影响

农业的可持续发展。另一方面，对于粮食作物和多数经济作物来说，

其功能叶片中的同化产物和衰老叶片中的营养物质不断向产量器官

的转运，对作物产量和品质性状的形成具有重要的作用，作物的过早

衰老不仅直接影响粮食作物的产量和品质等要素，对于绿叶类作物和

观赏花卉还会影响到其货架寿命以及观赏价值等。

克隆叶片衰老和逆境抗性相关基因，并利用生物工程技术调控其

在主要经济作物中的表达方式和表达水平，是提高和稳定作物产量、

改善作物品质性状的有效手段，具有重大的经济效益和社会效益。然

而，很多衰老或逆境抗性相关基因在植物细胞中高表达后，在增强转

基因植株对特定胁迫的抗性、延缓植株衰老的同时，往往伴随着对植

株正常生长和发育的不利影响，如导致植株矮小、生长迟缓或产量下

降等，导致该基因无法直接应用于抗逆作物的培育。如果可以特异性

地表达这些基因，让它们在特定的发育阶段或胁迫条件下高表达，而

在正常的生长过程中维持在较低的基础水平，可以大大提高它们在基

因工程中的应用性。

课题组前期克隆了一个植物叶片衰老的负调控因子。在转基因植

物中过表达该基因可以显著延缓植物的衰老，并赋予植物对高盐、干

旱等胁迫的抗性，但是，转基因植物的生长发育受到明显抑制，导致

该基因无法被直接应用于抗逆作物的育种工作。课题组前期还分离鉴

定了一段含有 14 个氨基酸的多肽序列，命名为 WX01。我们对 WX01

的功能研究发现其包含独特的蛋白降解信号，能够响应发育与环境信号，在转录后水平调控与它融合的目的蛋白的稳定性，从而使目的蛋

白在光下正常旺盛生长的植株中降解、但在启动衰老或者高盐、高温

和失水等多种逆境胁迫条件下特异积累。我们利用 WX01 与前述衰

老负调节因子构建了融合基因 WX02，并转入模式植物拟南芥中，发

现该融合基因可以恢复衰老负调节因子积累造成的植株矮小、生长抑

制的表型，但是保留了其延缓衰老、促进光合和提高转基因植物对高

盐、干旱等逆境胁迫的抗性的功能。课题组进一步将 WX02 融合基因

转入经济作物大豆中进行功能验证，获得了可稳定遗传的多个株系单

拷贝纯合转基因大豆材料。对转基因大豆的表型分析同样证明，

WX02 转基因大豆对高盐、干旱胁迫的抗性显著提高。上述研究结果

表明 WX02 融合基因在抗逆转基因作物新品种培育中具有重要的应

用价值。围绕该项目已经申请了 2 项国家发明专利，1 项国际 PCT 专

利，其中 1 项国家发明专利已经获得授权。