项目名称：作物水分高效利用机理与调控的基础研究首席科学家：宋纯鹏河南大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：河南省科技厅一、关键科学问题及研究内容总体设想：玉米、小麦和水稻等作物的产量高低和品质优劣与WUE密切相关，提高作物水分利用效率的主要途径是提高其抗旱性，而作物的抗旱性主要受干旱信号感受和传递、气孔运动、根系发育、生殖发育和激素作用等的调控，本项目以提高作物WUE和抗旱性为核心目标，利用目前已有的大量突变体及育种材料，在规模化深度测序基础上，进行基因组学、转录组学和蛋白质组学的比较研究及关键抗旱基因和数量性状位点（QuantitativeTraitLoci,QTL）的功能研究，深入剖析作物主要抗旱机制的遗传和分子基础，系统揭示缺水条件下气孔运动、根系发生、地上部生长发育以及激素作用等影响作物抗旱性和产量形成的机制，从系统生物学观点提出多因子整合提高作物产量与抗旱性的技术方法，为作物抗旱遗传改良和提高作物WUE提供理论指导、技术支撑、育种材料及作物新品种。关键科学问题：围绕上述总体设想，项目拟深入研究以下六个科学问题：（1）作物响应干旱胁迫的信号转导机制，即作物的气孔和根系是如何感受和传递干旱信号，使作物对干旱作出响应的；（2）作物适应干旱胁迫的基因转录调控网络，干旱信号最终通过调控转录因子或功能基因的表达发挥作用的，干旱条件下哪些转录因子、功能基因和QTL发挥关键作用，作用的机制是什么需要深入研究；（3）缺水条件下作物根发育及根构型形成的分子机制，解析逆境下作物根系可塑性发育及适应干旱的分子调控机制等；（4）缺水条件下作物营养生长及生殖发育的机制，系统研究作物通过调控气孔发育、营养生长和生殖发育过程协调利用水分和光能的机制，揭示缺水条件下提高作物生物量和籽粒产量的遗传基础和分子机制；（5）作物抗旱性变异的遗传基础，作物抗旱性差异受复杂的遗传因素控制，因此，充分利用各种育种材料，发掘多种材料中重要的抗旱遗传资源，将节水耐旱相关性状快速组装提高作物的抗旱性是抗旱研究中的重要课题；（6）作物对干旱的整体适应性生理机制，整合目前已获得的零散的植物抗旱理论、方法和技术，应用于作物栽培实践中，提高作物整体的抗旱性。研究内容：主要以玉米、小麦和水稻为材料研究以下内容：1.干旱胁迫下气孔保卫细胞信号转导机制：（1）保卫细胞信号转导中间成分的鉴定和作用机制；（2）气孔保卫细胞质膜离子通道功能调控机制；（3）作物ABA信号转导及A...
