11月15日，生命科學學院、亞熱帶農業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室陶利珍/劉太波課題組在中科院一區(qū)TOP期刊Plant Biotechnology Journal（影響因子：13.8）上發(fā)表題為“Overexpression of OsACL5 triggers environmentally-dependent leaf rolling and reduces grain size in rice”的論文（論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.14227），揭示了熱精胺合成酶基因OsACL5通過介導體內多胺穩(wěn)態(tài)，進而調控水稻葉片呈溫度/光照/濕度依賴性近軸側卷葉，且影響水稻籽粒大小和產量的機理，為水稻環(huán)境適應與產量性狀改良方面提供了新思路。

植物多胺（Polyamines）主要包括腐胺（Put）、亞精胺（Spd）、精胺（Spm）和熱精胺（T-Spm）等。多胺在細胞分裂、維管發(fā)育、花粉發(fā)育、果實成熟、衰老，以及生物脅迫和非生物脅迫響應中發(fā)揮重要作用。有研究表明，多胺動態(tài)平衡的維持對植物生長發(fā)育具有重要作用。ACL5編碼的熱精胺合成酶催化Spd合成T-Spm。目前未見OsACL5生物學功能的相關報道。

該研究發(fā)現(xiàn)，OsACL5的過表達導致體內熱精胺含量提高9倍以上，植株的葉片呈現(xiàn)環(huán)境依賴性沿近軸側卷葉表型，且溫度是導致卷葉的主要因素。過表達的根和葉的后生木質部導管變小，引起葉片水勢下降，是導致卷葉的原因。另外，還發(fā)現(xiàn)OsACL5敲除突變體的籽粒變長、千粒重和產量增加，而過表達的籽粒變小、千粒重和產量均下降。而且，還發(fā)現(xiàn)乙烯生物合成途徑通過競爭性抑制T-Spm的生物合成，參與籽粒大小調控過程。此外，進化和內源多胺含量分析結果表明，T-Spm在水稻秈粳馴化過程中是功能保守的。總之，論文的結果首次揭示了OsACL5介導體內多胺穩(wěn)態(tài)，進而調控水稻葉片呈環(huán)境依賴性卷葉、及籽粒大小和產量，為水稻在環(huán)境適應與產量性狀的改良方面提供了新思路。

課題組陶利珍教授為該工作提供了支持與指導。已畢業(yè)的19級碩士研究生麥華富（資源環(huán)境學院22級在讀博士）、在讀的21級碩士研究生秦湉為共同第一作者。劉太波副教授為該論文的通訊作者。劉慧麗副研究員參與部分工作。本研究得到了“十四五”廣東省農業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項目、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金項目的資助。

文圖/亞熱帶農業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、生命科學學院 劉太波