作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2022/11/22 14:51:10
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科学家定位到水稻中一个新的叶形调控基因

 

近日,中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室钱前院士课题组研究论文在Journal of Integrative Agriculture [《农业科学学报》(英文),JIA] 正式发表。该研究鉴定到一个水稻半卷叶突变体srl3,该团队推测它是一个新的卷叶相关基因,为进一步探究水稻卷叶的分子机制提供了研究材料。

叶片是植物的主要光合作用器官,最佳的叶片形态有利于塑造理想株型,提高光合效率。在超高产杂交水稻模型中,中国工程院院士袁隆平将水稻功能叶的形状归纳为直立、狭窄、厚实、卷曲。叶片的适度卷曲有助于其保持直立,减少阳光对叶片的辐射,并降低对叶片的损害,提高植物抵抗力,增加光合产物积累,从而提高作物产量。

该研究通过表型鉴定和细胞学分析表明,srl3的叶片从苗期到成熟期都呈现出向近轴面半卷曲的形态,且泡状细胞和厚壁细胞的形态也都发生了改变。此外,srl3幼苗的芽和根长也与野生型有显著差异,推测SRL3基因可能还与植物中生长素含量相关。精细定位结果显示,SRL3基因位于2号染色体上144 kb的距离内。

该研究发现,srl3突变体在整个生育期都表现出半卷叶的表型,在分蘖期,其剑叶、第二叶、第三叶的叶片卷曲指数分别平均达到了41%、26%、14%。组织形态学分析发现srl3的剑叶在近轴面上位于中脉、大维管束及小维管束之间的泡状细胞数目和面积均显著性降低。

石蜡切片和扫描电镜观察均发现,部分小维管束对应的叶片背面缺少厚壁细胞,这些可能都是导致srl3半卷叶表型的原因。

另外,该团队还检测了一些卷叶相关以及细胞增殖扩展相关基因的表达水平,发现其中大部分基因的表达量都发生了显著性改变,说明SRL3基因很可能与这些卷叶及细胞增殖扩展相关基因有关,共同影响及调控水稻叶片形态。

钱前和该所研究员任德勇为该文章的通讯作者,俞晓琦博士生为该文章的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.07.059

 
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