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最新研究解析碳4解剖學結構形成機制 焦點熱訊

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日期:2023-05-29 18:33:12    來源:科技日報    


(資料圖)

科技日報記者 馬愛平 通訊員 崔艷

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)新團隊研究發(fā)現(xiàn)控制水稻碳3、碳4小脈發(fā)育新機制,為在碳3水稻中有效組裝碳4解剖學結構提供新的基因資源和理論基礎。相關研究成果發(fā)表于《植物細胞》(The Plant Cell)上。中國農業(yè)科學院生物技術研究所博士生劉啟明、已畢業(yè)滕守振博士和鄧晨博士為該論文共同第一作者,路鐵剛研究員、孫學輝副研究員和Thomas P. Brutnell教授為該論文的共同通訊作者。

玉米、高粱等碳4作物葉片具有“花環(huán)結構”和生化途徑,其光合效率、生物量、糧食產量、水分和氮素利用效率顯著高于水稻、小麥等碳3作物。小脈是“花環(huán)結構”的組織中心,小脈變密和葉肉細胞、維管束鞘細胞的特殊排列模式是碳3植物向碳4植物進化的第一個關鍵步驟。多年來科學家一直試圖揭示這個特殊結構形成的分子機制,但由于調控機制復雜,進展較為緩慢。

SHR/IDD/PIN模塊調控碳3和碳4小脈發(fā)育圖。中國農業(yè)科學院生物技術研究所供圖

研究發(fā)現(xiàn),水稻中轉錄因子OsSHR1/2與OsIDD12/13形成復合體,并結合到基因OsPIN5c上,形成SHR-IDD-PIN分子模塊開關調控基因OsPIN5c的表達,影響水稻葉脈生長素的分配,從而控制小脈密度和葉肉細胞、維管束鞘細胞的特殊排列模式,在水稻中創(chuàng)制類似碳4的解剖學結構。該研究為碳4水稻創(chuàng)制進程邁出關鍵一步。

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