旱生植物在干旱、半干旱生态系统中扮演着关键角色，其生存策略的核心在于根系结构与功能的适应性进化。根系作为水分与养分获取的主要器官，直接决定了植物在水分胁迫环境下的竞争力和生态系统稳定性。因此，加快解析旱生植物根系可塑性发育的遗传调控模块，对牧草及作物耐旱性遗传改良具有重要参考意义。

近日，兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/草地农业科技学院的闫启副研究员和张吉宇教授在The Plant Journal期刊发表了题为“A novel domain of unknown function 707 protein coordinates root growth and drought tolerance”的研究论文。该研究以强旱生乡土草牛枝子为研究对象，基于先前发表的高质量基因组和挖掘的干旱响应核心基因网络（Yan et al., Plant Physiology, 2024），对未知功能蛋白DUF707参与干旱胁迫响应的分子机制进行解析。

研究团队利用39个陆生植物的473个DUF707蛋白，首次揭示了被子植物DUF707蛋白家族的系统进化，发现其为多源进化并可以分为两个亚家族。牛枝子干旱响应核心基因LpDUF707-1属于B2亚家族，其表达在根系中受土壤干旱胁迫和ABA处理的显著诱导。利用发根转化体系发现过表达LpDUF707-1可显著促进根系生长并提高干旱耐受性，而沉默该基因则抑制根系生长并降低干旱耐受性。进一步研究发现转录因子LpOBP3.1可直接结合LpDUF707-1启动子区域，从而抑制其活性。LpOBP3.1表达水平在根系中受干旱胁迫和ABA处理显著抑制表达，过表达LpOBP3.1会显著抑制根系生长并降低干旱耐受性。

图1 被子植物DUF707蛋白家族的系统进化

图2 LpOBP3.1-LpDUF707-1转录调控模型

本研究揭示了干旱胁迫条件下LpOBP3.1-LpDUF707-1转录调控模块维持牛枝子根系发育的机制，为牧草及作物等耐旱性改良提供了靶标基因和科学依据。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、甘肃省科学计划项目、中央引导地方发展资金项目和兰州大学引进人才专项经费等项目的支持。

目前，团队选育了“腾格里”牛枝子国审新品种，作为广适生态草种入选“2024年中国林草科技十大进展”；2025年研制了《腾格里牛枝子栽培技术规范》甘肃省地方标准，累计建立原种繁育基地150余亩。目前“腾格里”牛枝子已在“三北”等区域荒漠生态修复项目中推广利用，累计获得成果转化107.8万元。

论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.70710