近日，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)通過(guò)改變?nèi)~片形態(tài)建成揭示了提高水稻光合作用效率的一種新機(jī)制。相關(guān)研究成果于2020年6月19日在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際主流植物學(xué)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(xué)家和育種家追求的目標(biāo)。通過(guò)改變植株形態(tài)可以增加整體受光面積，改善通風(fēng)狀況，從而提高植物的光合效率和生物量，但一直以來(lái)，對(duì)其中的精細(xì)分子的調(diào)控機(jī)制一直未能解析。本研究中，科研人員綜合利用分子遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)等多種手段，揭示了轉(zhuǎn)錄因子Roc8調(diào)控植株形態(tài)建成而影響光合作用的新機(jī)制。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，Roc8 基因3‘端非翻譯區(qū)50個(gè)堿基具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)功能，在翻譯水平抑制Roc8蛋白的積累，該50個(gè)堿基可形成獨(dú)特的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，具有類(lèi)似ploy（A）終止子的功能。此前，課題組曾報(bào)道Roc5負(fù)調(diào)控泡狀細(xì)胞數(shù)目和大小，進(jìn)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(shù)創(chuàng)制兩個(gè)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(jié)果對(duì)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(shù)研究所博士后孫晶、助理研究員崔學(xué)安為共同第一作者，通訊作者為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所張治國(guó)研究員和路鐵剛研究員。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和院科技創(chuàng)新工程重大科研任務(wù)項(xiàng)目資助。

　　圖注說(shuō)明：突變體crm1-D形態(tài)和細(xì)胞學(xué)特征

 

　　原文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1111/pbi.13435

 

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