抗旱性是一个复杂的性状，涉及许多基因模块的网络。没有一个单一的、神奇的耐旱基因，因为植物已经进化出复杂的机制来应对缺水。抗旱性分为四个部分：逃避干旱、避免干旱、耐旱和干旱恢复。如果将这四种成分结合起来作为单一性状引入水稻植株，则抗旱性可以大大提高。但是通常很难将多个组件组合成一个特征。在这里我们报道了一个新基因OsAHL1，包含一个AT钩基序和DUF结构域，提供干旱避免和干旱耐受性。因此，该基因可以大大提高水稻的抗旱性。
上海农业科学院罗利*研究团在Scientificreports发表了一篇名为“AnovelgeneOsAHL1improvesbothdroughtavoidanceanddroughttoleranceinrice”的文章揭示了一个新基因OsAHL1提高水稻的抗旱性和耐旱性。
1.OsAHL1的过表达增强了水稻苗期干旱、盐分和冷胁迫的耐受性
为了检测OsAHL1在水稻中的功能，将由CaMV35启动子驱动的OsAHL1全长cDNA转化到水稻cv。中华11号。获得了25株独立的转基因植物，并通过PCR和Southern印迹分析进行了确认。
图3OsAHL1基因的过表达增强了水稻苗期非生物胁迫的抗性耐盐性测试产生了与PEG渗透胁迫期间所见相似的趋势。用mMNaCl处理3天后，几乎所有的WT植物都枯萎了，而OsAHL1过表达的植物在盐胁迫中存活下来，没有严重的卷叶。接下来是正常浇水7天，超过82%的OsAHL1过表达植物在盐胁迫下存活，而少于40%的WT植物在盐胁迫下存活（图3I-B、II-C、D）。
还测试了转基因品系的冷耐受性。水稻植株在液体培养基中生长至4叶期，转移至生长室并冷却至5°C。在5°C室中生长7天后，将温度升至25°C7天。在14天结束时，计算幼苗的存活率。与WT和RNAi植株相比，OsAHL1过表达植株的存活率提高了10%以上（图3I-C）。OsAHL1在水稻苗期的过表达表明对非生物胁迫的耐受性增加，特别是对缺水引起的胁迫。
2.OsAHL1蛋白包含一个AT-hook和一个PPC结构域，两者都可以指导蛋白质的核定位
OsAHL1基因编码一种含有个氨基酸的非特征性蛋白质，具有一个AT钩和一个功能未知的结构域（DUF），该结构域被命名为PPC结构域（植物和原核生物保守结构域）。为了测试AT-hook和PPC结构域的功能，我们为植物构建了一系列表达载体，这些载体编码全长或三种突变OsAHL1蛋白中的一种，每种蛋白都具有与C融合的绿色荧光蛋白(EGFP)。结果表明OsAHL1基因序列中核心AT-hook和DUF结构域和/或DUF结构域之后的整个区域两个区域可以将AHL1蛋白引导至细胞核。
我们使用Yeast-Two-Hybrid系统来测试这些功能域的同源结合能力。结果表明，只要蛋白质含有完整的PPC结构域，就会发生结合。
更重要的是，在SD-Leu-Trip-His+50mM3-AT选择培养基上观察染色3以及染色1和染色2，在酵母中没有检测到OsAHL1蛋白的自激活（图9）。相反，染色4和染色5含有完整的PPC结构域或完整的OsAHL1蛋白，报告基因在SD-Leu-Trip-His+50mM3-AT选择培养基上被激活，但在SD-上未观察到激活Leu-Trip-His-Ade+50mM3-AT选择培养基，表明BD-AHL1和AD-AHL1没有自我激活。结果表明OsAHL1与其DUF结构域具有同源结合能力。
图9酵母双杂交测试了OsAHL1蛋白（或其DUF结构域）之间的同源组合能力3.OsAHL1蛋白直接调控多种应激相关基因的表达
我们使用Affymetrix转录组微阵列分析了OsAHL1过表达水稻植物、WT和RNAi植物系的表达模式。结果通过比较OsAHL1的表达谱确定了14个差异基因过表达、WT和RNAi植物系。这些差异基因的启动子区域使用序列特异性引物通过PCR克隆，用于酵母单杂交分析(Y1H)以检测这些启动子与OsAHL蛋白的相互作用。结果表明OsAHL1蛋白可直接绑定到7个基因的启动子区域。
图10OsAHL1直接与靶基因结合此外，当比较OsAHL1过表达植物系和WT植物时，我们检测到OsAHL1靶基因和一些其他耐旱相关基因的表达水平的差异。结果表明，OsAHL1的大部分直接靶基因包括HSP、OsCDPK7、OsRNS4、Rab16b、AP2-ERFBP样（LOC_Os07g）和抗旱相关基因HSP90、Rab21在OsAHL1过表达植物系中上调。
图12OsAHL1增强了水稻中靶基因和其他干旱相关基因的表达
HSP和HSP90在热胁迫耐受性中起关键作用并显着提高植物对非生物胁迫的耐受性。脱水素Rab16b和Rab21属于LEA家族。作为Ca2+依赖性蛋白激酶，OsCDPK7在胁迫信号转导中起关键作用，并且是参与水稻对冷、盐和干旱胁迫耐受性的正调节剂。OsRNS4是一种S样核糖核酸酶基因，可调节水稻的光响应和ABA诱导的生长抑制，其自身表达受盐、PEG和ABA的调节。它可能在减少叶绿素的降解方面发挥重要作用。所有这些基因都由OsAHL1直接调控，从而增强水稻的抗旱性和耐旱性。
在水稻根系相关QTL等位基因的研究中发现，耐旱和避旱受不同QTL控制，并通过不同的遗传机制进行遗传分离。实验结果表明，OsAHL1不仅影响水稻根系发育、叶片含水量、叶片失水率和避旱相关性状，还影响叶绿素含量、POD等耐旱相关性状。这表明耐旱和避免干旱可以通过相同的分子途径或通过相同的基因调控进行遗传调控。因此，耐旱遗传与避旱遗传密切相关，相互影响；他们没有分开。这是OsAHL1在非生物胁迫抗性方面的一个新方面。