葉片在植物的光合作用、蒸騰作用等過程中扮演著重要角色,那麼葉子的捲曲度會影響其作用的發揮嗎?

記者2月上旬從中國農業科學院獲悉,該院作物科學研究所(以下簡稱作科所)作物功能基因組研究創新團隊的一項研究,揭示了水稻葉片捲曲的新機制。相關研究論文線上發表于《植物生理(Plant Physiology)》雜誌。

團隊骨幹、中國農業科學院作科所研究員李學勇介紹,葉片作為水稻光合作用的主要器官,其形態改良是水稻株型育種的重要目標之一。葉片適度捲曲有利於塑造緊湊株型,改善群體結構,提高光合效率和産量。此前的研究雖已在水稻中克隆獲得多個控制葉片捲曲的基因,但是各個基因在遺傳和生化層面的關係仍然未知,有待於克隆更多基因,構建和完善水稻葉片捲曲分子調控網路。另外,已克隆的多數卷葉基因突變後伴隨矮化、育性降低等不利産量性狀,未能在育種中得到有效利用。

本次研究通過誘變粳稻品種日本晴,獲得了一份半顯性內卷葉突變體Url1,其葉片上表皮泡狀細胞數目和面積減少,導致葉片內卷,因而該突變體株型直立,但株高、穗型、育性及籽粒大小均未受到不利影響,適宜在高密度條件下種植。

通過對URL1基因的進一步生化分析表明,URL1參與形成轉錄抑制複合物,直接結合到泡狀細胞發育正調控因子ACL1基因啟動子上,並抑制其表達,從而導致葉片捲曲。研究結果表明,URL1在水稻葉形調控中具有重要作用,有助於構建和完善水稻葉片捲曲分子調控網路,對水稻株型育種具有重要的理論和指導意義。