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2026年1月22日，內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院牛一丁教授團隊在紫花苜蓿抗旱與生長調(diào)控機制研究方面取得重大突破。團隊成功鑒定出一個關(guān)鍵基因ERF026，該基因如同一把“分子開關(guān)”，能有效破解紫花苜蓿面臨干旱時“要生長還是要保命”的兩難困境，為培育高產(chǎn)、抗旱的牧草新品種提供了核心基因資源與理論依據(jù)。該研究成果已發(fā)表于植物科學(xué)領(lǐng)域國際頂級期刊Plant Physiology。

紫花苜蓿被譽為“牧草之王”，是畜牧業(yè)的核心飼料作物，兼具極高經(jīng)濟與生態(tài)價值。然而，它對干旱脅迫極為敏感，嚴(yán)重制約了其在干旱、半干旱地區(qū)的產(chǎn)量與推廣。長期以來，作物育種中普遍存在“生長—防御權(quán)衡”難題，即植物在激活抗旱防御機制時，往往以抑制生長、降低產(chǎn)量為代價。

牛一丁教授團隊此次發(fā)現(xiàn)的ERF026基因，屬于AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族。研究首次揭示，該基因是連接茉莉酸信號通路與植株生長發(fā)育的關(guān)鍵樞紐。它能夠特異性識別基因上的一個全新DNA位點（STRE），直接調(diào)控茉莉酸的生物合成。

研究發(fā)現(xiàn)，抑制ERF026基因的表達（即令其“沉默”），能夠產(chǎn)生一箭雙雕的奇效，在正常條件下，茉莉酸合成受抑，植株能將更多能量用于生長，生物量顯著增加，同時葉片氣孔密度降低，有效提高水分利用效率；當(dāng)遭遇干旱時，植物防御機制被激活，讓植物切換到“防御模式”幫助植物扛過缺水逆境，植株在高效利用有限水分的同時，體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)持續(xù)保持高效運行，提升清除有害自由基、抵御干旱損傷的能力。這意味著，通過調(diào)控這一個基因，即可同步實現(xiàn)“促生長”與“強抗旱”的雙重目標(biāo)，打破傳統(tǒng)認(rèn)知中二者難以兼得的壁壘。

該研究成果具有重要的應(yīng)用前景。未來可通過基因編輯技術(shù)對其進行精準(zhǔn)調(diào)控，定向培育出適應(yīng)干旱地區(qū)種植、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的紫花苜蓿新種質(zhì)。這不僅有助于保障我國畜牧業(yè)飼料安全，對干旱地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與水土保持也將起到積極作用。

該研究得到國家科技創(chuàng)新2030重大項目、國家自然科學(xué)基金和內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金等項目支持。