近日，中國農業(yè)科學院生物技術研究所作物高光效功能基因組創(chuàng)新團隊通過改變葉片形態(tài)建成揭示了提高水稻光合作用效率的一種新機制。相關研究成果于2020年6月19日在線發(fā)表在國際主流植物學期刊Plant Biotechnology Journal上（最新影響因子：8.15）。

 

　　培育高光效的水稻材料是遺傳學家和育種家追求的目標。通過改變植株形態(tài)可以增加整體受光面積，改善通風狀況，從而提高植物的光合效率和生物量，但一直以來，對其中的精細分子的調控機制一直未能解析。本研究中，科研人員綜合利用分子遺傳學、細胞生物學、生物化學等多種手段，揭示了轉錄因子Roc8調控植株形態(tài)建成而影響光合作用的新機制。進一步發(fā)現(xiàn)，Roc8 基因3‘端非翻譯區(qū)50個堿基具有轉錄后調節(jié)功能，在翻譯水平抑制Roc8蛋白的積累，該50個堿基可形成獨特的莖環(huán)結構，具有類似ploy（A）終止子的功能。此前，課題組曾報道Roc5負調控泡狀細胞數(shù)目和大小，進而影響葉片形態(tài)建成和光合作用（Zou et al., Plant Physiology，2011）。本研究中利用基因編輯技術創(chuàng)制兩個基因敲除系，可明顯提高植株的光合效率和生物量，有望利用水稻HD-ZIP IV家族基因創(chuàng)制高光效的生物材料，該研究結果對單子葉和雙子葉植物高光效材料創(chuàng)制均有借鑒意義。

 

　　生物技術研究所博士后孫晶、助理研究員崔學安為共同第一作者，通訊作者為中國農業(yè)科學院生物技術研究所張治國研究員和路鐵剛研究員。該研究得到國家自然科學基金和院科技創(chuàng)新工程重大科研任務項目資助。

　　圖注說明：突變體crm1-D形態(tài)和細胞學特征

 

　　原文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1111/pbi.13435

 

　　https://doi.org/10.1104/pp.111.176016