谷子株型调控研究获希望

 
 
谷子株型调控研究获希望  
 

8月18日，中科院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心与中国农业科学院作物科学研究所科研人员相助，在美国《国度科学院院刊》在线颁发题为《披垂叶基因通过调控早期油菜素内酯信号来节制谷子株型》的研究论文，阐释了谷子的披垂叶基因作为油菜素内酯激素信号的“刹车”基因如何调控叶片披垂与直立。该项研究为禾本科作物株型研究打开了一扇新的窗口。

跟着人口增长和对粮食需求的不绝增加，通过公道提高作物种植密度来实现有限耕地条件下的粮食产量晋升，是办理粮食安详问题的主要途径之一。叶片是作物光合浸染和有机物合成的主要器官，叶片形态建成与作物株型相关，可直接影响作物种植密度及产量。为了提高密植状态下作物的光合浸染及产量，作物育种进程中追求叶片直立（即叶片不下垂）而又紧凑（即叶片与茎的夹角小）。油菜素内酯是重要的植物发展发育调理激素，环绕油菜素内酯信号调控叶片与茎的夹角已经开展了大量深入机理的研究，但关于叶片直立与下垂的遗传基本尚缺乏认识，从而制约了禾谷类作物株型改善的效率和程度。

在该项研究中，中科院农业资源研究中心赵美丞博士和刘西岗研究员与中国农业科学院作物科学研究所汤沙副研究员、张皓珊博士、刁现民研究员和吴传银研究员等人相助，操作谷子严重披垂叶片的突变体，克隆了节制谷子叶片披垂的基因。研究发明，该基因编码了一个新的膜卵白受体激酶，其编码卵白可以与油菜素内酯的共受体通过胞内的激酶布局互作，并竞争性地抑制油菜素内酯受体与共受体间的互作程度，从而以负反馈的方法抑制早期油菜素内酯信号的太过激活，因此披垂叶基因起到了“刹车”基因的浸染。该进程可以促进叶片中脉的远轴厚壁细胞破裂和木质素的沉积，从而提高叶片的支撑力并促进叶片直立性。另外，研究人员通过玉米披垂叶基因回补谷子突变体试验，证实这种机制在禾本科作物中是守旧和共享的。

该研究展现了禾谷类作物叶片坚硬度的遗传学基本及其调控机制，为作物株型改善提供了新的基因资源和研究思路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2002278117

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