《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表了我國水稻科學(xué)家的最新科研成果。在這篇題為“一個(gè)關(guān)鍵巨型酶DWA1通過調(diào)節(jié)干旱誘導(dǎo)的表皮蠟質(zhì)合成來控制水稻抗旱適應(yīng)性”（Putative megaenzyme DWA1 plays essential roles in drought resistance by regulating stress-induced wax deposition in rice）的學(xué)術(shù)論文中，來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員鑒別出了一個(gè)水稻基因DWA1，證實(shí)其通過調(diào)控脅迫誘導(dǎo)的植物角質(zhì)層蠟質(zhì)（Cuticular wax）累積發(fā)揮了至關(guān)重要的抗旱作用。這一研究發(fā)現(xiàn)或許對(duì)于改良農(nóng)作物品種的抗旱性具有極其重要的意義。

      角質(zhì)層包括蠟質(zhì)和角質(zhì)，是覆蓋于陸生植物表面與外界環(huán)境接觸的重要保護(hù)性障礙物。角質(zhì)層蠟質(zhì)在植物抵抗各種生物和非生物脅迫中起著非常重要的作用，如防止水分的非氣孔行丟失，抵抗病菌入侵和防止草食性昆蟲吞食，抵抗紫外輻射和霜凍等非生物逆境的影響等。

      水分脅迫通常會(huì)導(dǎo)致蠟質(zhì)積累增加。對(duì)于水分脅迫具有抗性的植物一般都有較厚的表皮蠟質(zhì)。研究表明，逆境誘導(dǎo)的蠟質(zhì)含量增加，可導(dǎo)致葉水分喪失的敏感性降低。同時(shí)，蠟質(zhì)含量的增加，同樣可增加植物抗干旱的能力。但目前對(duì)于干旱脅迫條件下角質(zhì)層蠟質(zhì)累積的遺傳調(diào)控機(jī)制還不是很清楚。

      研究人員鑒別出了一個(gè)水稻基因Drought-Induced Wax Accumulation 1 (DWA1)，證實(shí)它編碼了長度為2391個(gè)氨基酸的極大蛋白，該蛋白由多個(gè)酶結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中包括一個(gè)氧化還原酶樣結(jié)構(gòu)域、一個(gè)包含AMP結(jié)合結(jié)構(gòu)域的原核生物非核糖體肽合成酶樣模體，和一個(gè)丙二烯氧化合酶樣結(jié)構(gòu)域，該蛋白保守存在于維管植物中。

      dwa1基因敲除（KO）的突變體相對(duì)野生型對(duì)于干旱脅迫高度敏感。DWA1主要表達(dá)于維管組織和表皮層，干旱脅迫可強(qiáng)有力地誘導(dǎo)DWA1表達(dá)。這一dwa1突變體干旱脅迫下角質(zhì)層蠟質(zhì)累積受損，顯著地改變了植物的角質(zhì)層蠟質(zhì)組成，導(dǎo)致植物對(duì)干旱敏感性增高。且這一突變體的極長鏈脂肪酸水品降低，而過表達(dá)DWA1的植物相比于野生型則極長鏈脂肪酸水平增高。 研究人員證實(shí)在干旱條件下，dwa1 KO突變體中許多蠟質(zhì)相關(guān)基因的表達(dá)顯著受到抑制。此外，他們還在體外證實(shí)，DWA1的AMP結(jié)合結(jié)構(gòu)域顯示酶活性激活長鏈脂肪酸形成了?；鵆oA (acyl-CoA)。這些結(jié)果表明，DWA1通過調(diào)控水稻中干旱誘導(dǎo)的角質(zhì)層蠟質(zhì)累積控制了抗旱性。