水稻生产常受杂草危害。以HPPD为靶标的除草剂（如三酮类、异噁唑酮类和吡唑酮类）除草效果优秀，能有效防控对ALS、ACCase、EPSPS除草剂产生抗性的杂草，是未来控草的重要工具。但多数水稻品种对其耐受性差，导致在稻田应用受限，因此需开发具有稳定抗性的水稻种质资源。
近日，资源所作物抗逆新种质创制与应用创新团队在中科院一区Top期刊《Journal of Integrative Plant Biology》（IF=9.3）在线发表了题为“OsDNR1 as a key regulator of rice resistance to HPPD-inhibiting herbicides”的研究论文，揭示了OsDNR1在水稻对HPPD除草剂抗性中的关键作用。
本研究利用EMS诱变和MutMap分析，在突变体中发现OsDNR1的突变与抗HPPD除草剂表型高度关联。随后，通过基因敲除和过表达实验证实，敲除OsDNR1能够提高水稻对多种HPPD除草剂（包括三酮类、异噁唑酮类和吡唑酮类）的抗性。OsDNR1编码一种芳基氨基转移酶，能够将4-羟基苯丙酮酸（HPPA）转化为酪氨酸；同时，HPPA在HPPD蛋白的催化下合成尿黑酸（HGA）参与植物的生长发育，而HPPD除草剂通过阻碍HGA的合成来阻止植物的正常生长。利用UHPLC-MS/MS技术对经除草剂处理的不同株系中HPPA和HGA含量进行了检测，发现敲除OsDNR1导致了水稻中的HPPA含量显著积累，从而进一步提高了HGA含量。这种较高水平的HGA含量提升了水稻对HPPD除草剂的抵抗能力。此外，已有研究证实OsDNR1的敲除还能提高水稻对氮肥的利用率，这种双重作用为后续育种工作提供了良好的基因资源。
江苏省农业科学院和海南大学联合培养博士生李阳为论文的第一作者，张保龙研究员和侯晓冬助理研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省自然科学基金、三亚崖州湾科技城项目的资助。