中國(guó)農(nóng)科院生物所科研人員發(fā)現(xiàn)調(diào)控植物葉型發(fā)育分子機(jī)制

近來(lái)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物高光效功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)影響植物葉型發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制，為作物高光效遺傳改良和育種實(shí)踐提供了重要的理論基礎(chǔ)。該研究得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程的資助，相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際著名遺傳學(xué)雜志《公共科學(xué)圖書(shū)館遺傳學(xué)(PLoS Genetics)》上。

葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，葉片的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等葉型性狀直接決定植物的光合作用效率進(jìn)而影響其生物產(chǎn)量，因此開(kāi)展葉型性狀遺傳改良是培育高光效作物新品種的有效途徑。生物所通過(guò)與美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)和中科院等單位開(kāi)展合作研究，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)WOX家族基因STF能夠引起水稻、二穗短柄草和柳枝稷等禾本科植物的葉片變寬、加厚，莖稈粗壯，光合效率明顯提高，抗倒伏能力顯著增強(qiáng)。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)STF柳枝稷的生物產(chǎn)量增加近一倍，同時(shí)刈割后柳枝稷材料再生能力顯著增強(qiáng)，表明葉型控制基因STF在提高禾本科作物生物產(chǎn)量方面的巨大應(yīng)用潛力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)STF基因通過(guò)直接抑制植物細(xì)胞分裂素氧化酶家族基因表達(dá)，導(dǎo)致植物體內(nèi)植物激素細(xì)胞分裂素的動(dòng)態(tài)平衡發(fā)生改變。上述研究工作初步揭示了WOX家族基因STF影響植物葉型發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制，為作物高光效遺傳改良和育種實(shí)踐提供了重要的理論基礎(chǔ)。