據中國農業(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)調控光合產物蔗糖運轉效率的關鍵基因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《植物雜志(Plant Journal)》。
團隊首席、中國農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物，在源器官葉片中合成并經維管組織向庫器官轉運，經水解用于合成淀粉、蛋白質等有機物。因此，蔗糖轉運對于作物生長發(fā)育和產量形成至關重要。然而，調節(jié)蔗糖轉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運的“高速路”，加快蔗糖的轉運，有效提高光合效率及作物產量。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。(記者瞿劍)
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