近日，中国科学院合肥物质院智能机械研究所吴跃进课题组在水稻抗草铵膦基因发掘和功能研究方面取得进展。该团队利用重离子辐照获得对草铵膦具有耐受性的水稻突变种质，克隆草铵膦抗性新基因，并对其基因功能进行了深入研究。相关研究成果发表在Plant Biotechnology Journal上。

水稻是重要的粮食作物之一。直播稻轻简栽培模式因省时省力、节约成本的优势而得到推广，但草害严重影响直播稻的生产与产量。因此，水稻抗除草剂种质资源的选育和研究，对有效治理杂草和推进现代农业发展具有重要意义。草铵膦因非选择性、广谱、高效的除草效果以及人畜无毒、环境友好的特性，在农业生产中得到广泛应用。而目前在水稻中未有关于抗草铵膦内源基因的报道。因此，水稻抗草铵膦种质创建、基因发掘和育种以及应用，对未来现代化农业发展具有重要作用。

该团队开展了重离子束诱变抗草铵膦突变基因克隆和功能以及抗性机制研究。该团队在大田筛选中获得了具有草铵膦抗性的水稻突变体glr1和glr2（围绕glr1突变体及控制基因，已申请专利并获得授权）。研究显示，突变体glr1与野生型相比，具有显著的草铵膦耐受性（图1）。进一步，研究通过图位克隆和功能解析发现，GLR1基因编码生长素应答因子ARF家族中的ARF18。GLR1/ARF18可以直接结合下游基因OsGS1、   OsCYP51G3和OsCATA的启动子并抑制其表达。草铵膦除草剂处理水稻时，GLR1基因受到诱导上调，抑制下游靶基因的表达，导致产生的活性氧以及氨积累得不到及时清除和代谢，导致植株死亡。而GLR1基因突变后，下游靶基因表达抑制得到解除，从而加速清除由草铵膦引起的过量的活性氧和氨的积累，使突变体glr1在草铵膦处理后快速恢复生长，具有很好的草铵膦耐受性（图2）。活性氧增加是植物对遭遇逆境的响应。鉴于GLR1/ARF18在活性氧清除方面的作用，研究推测GLR1基因突变对非生物胁迫具有广谱的耐逆性。研究进一步进行盐处理和草甘膦除草剂处理发现，glr1突变体具有明显的耐盐和抗草甘膦除草剂效果。

上述成果体现了GLR1基因在水稻抗草铵膦种质资源利用方面的应用价值，推进了水稻抗草铵膦内源基因研究的进展；通过对GLR1基因在草铵膦抗性机制研究揭示了GLR1基因在水稻非生物胁迫的广谱抗逆性具有明显效果，为适应逆境生长条件下水稻新品种的培育提供了基因资源、奠定了理论基础。