在光合作用間搭建“高速路” 提高光合效率及作物產(chǎn)量

據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學院最新消息，該院生物技術研究所作物高光效功能基因組創(chuàng)新團隊研究發(fā)現(xiàn)調(diào)控光合產(chǎn)物蔗糖運轉(zhuǎn)效率的關鍵基因SEM1，為培育高光效作物提供了新的基因資源。相關研究成果新近發(fā)表于《植物學期刊(Plant Journal)》。

團隊首席、中國農(nóng)科院生物技術所研究員路鐵剛介紹，蔗糖是植物主要的光合產(chǎn)物，在源器官葉片中合成并經(jīng)維管組織向庫器官轉(zhuǎn)運，經(jīng)水解用于合成淀粉、蛋白質(zhì)等有機物。因此，蔗糖轉(zhuǎn)運對于作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成至關重要。然而，調(diào)節(jié)蔗糖轉(zhuǎn)運的關鍵步驟仍有待闡明。

為此，團隊進行了大規(guī)模水稻突變體篩選，在6萬多份材料中獲得了兩個葉片蔗糖過量積累的等位突變體，其表現(xiàn)為生長發(fā)育受阻、光合效率下降。研究發(fā)現(xiàn)，SEM1基因編碼一個主要在維管韌皮部細胞表達的胼胝質(zhì)合成酶，其功能缺失將導致維管細胞減少，蔗糖從源器官到庫器官的運輸受阻，滯留的蔗糖在葉綠體中合成淀粉并過度積累，從而負反饋調(diào)節(jié)光合作用。

研究有望在光合作用源器官葉片與庫器官種子之間搭建一條快速轉(zhuǎn)運的“高速路”，加快蔗糖的轉(zhuǎn)運，有效提高光合效率及作物產(chǎn)量。路鐵剛透露，團隊正在從事相關人工干預，旨在將作物光合作用通道由“國道”升級為“高速路”的應用研發(fā)。

該項研究得到中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程和科技部國家重點研發(fā)計劃等項目資助。(科技日報記者 瞿劍)