水稻是世界上最重要的粮食作物，然而干旱胁迫严重制约其生产，尤其在缺乏农业用水的地区。据估计，水稻生产消耗中国总用水量约一半，每年因干旱造成的国民经济损失高达250亿美元。
中国科学院亚热带农业生态研究所夏新界团队以超级杂交稻两优培九母本培矮64S为材料，利用Affymetrix基因芯片系统与含51279个转录本的水稻表达芯片，分析了水稻不同生长发育时期、不同组织器官在低温、干旱、高温等非生物逆境胁迫下的全基因组表达水平，并通过qRT-PCR验证，最终筛选到在多组织、多逆境条件下均有响应的目标基因OsSGL（STRESS_tolerance and GRAIN_LENGTH）。进一步分析发现，OsSGL为一多效关键基因，定位于细胞核，含有一个未知功能域DUF1645。该基因在正向调控水稻粒型、粒重、增加产量的同时，能正向增强水稻的耐非生物逆境能力。与对照植株相比，过量表达植株根系更大，可能由于生长素和细胞分裂素相关基因表达量的改变；在干旱处理条件下，过量表达植株中脯氨酸、可溶性糖含量更高，而丙二醛含量更低。转录组测序和qRT-PCR数据综合分析表明，OsSGL的过量表达引起多个逆境响应基因表达量及表达模式的明显改变。将该基因在双子叶模式植物拟南芥中异源过量表达，也能增强拟南芥的耐旱性。因此，研究人员推测水稻耐旱性的增加是逆境响应基因表达模式改变、细胞中高渗透压物质积累以及根系系统增大三者共同作用的结果。
在几种主要非生物逆境中，干旱是影响中国粮食生产最大的自然灾害。1995-2005年我国因旱灾造成的粮食减产损失约为每年1500万至2500万吨，约占全国粮食总产量的4%至8%，占因灾总损失的55%。因此，开展水稻耐旱基因功能与机制研究，利用分子育种手段改良水稻耐旱性势在必行。以往研究表明，单个水稻逆境相关基因过量表达后，多数情况下转基因植株仅耐逆性增加，产量性状不变甚至降低。而OsSGL基因在提高水稻耐旱性的同时，还增加了水稻粒长、粒重，提高了产量和品质，具有潜在的应用前景。
该研究成果近期以OsSGL, a novel DUF1645 domain-containing protein, confers enhanced drought tolerance in transgenic rice and Arabidopsis为题，发表在《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）上。该研究得到了中科院亚热带生态所公共技术服务中心的支持，以及国家自然科学基金、湖南省自然科学基金等项目的资助。