1月27日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物生物信息學(xué)及應(yīng)用創(chuàng)新團隊揭示了弱藍光遮蔭信號誘導(dǎo)大豆葉片衰老的分子機制，創(chuàng)制了具有抗葉片衰老特性的耐蔭突變體，為培育合適耐密高產(chǎn)大豆新品種提供了育種新材料。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《Nature Communications》上。

 

　　據(jù)劉斌研究員介紹，葉片衰老受葉齡、植物激素等內(nèi)源性因素和光照、溫度、壓力等外源性條件共同調(diào)節(jié)。遮蔭、干旱、病蟲害等不良環(huán)境均可能導(dǎo)致葉片早衰，嚴(yán)重影響作物光合效率和營養(yǎng)再分配，從而降低產(chǎn)量。雖有線索表明密植或套種環(huán)境下，遮蔭會加速大豆葉片衰老并造成減產(chǎn)，但植物如何精確感知遮蔭信號并調(diào)控葉片衰老的具體機制尚不清晰。因此，深入探究葉片衰老調(diào)控機制對理解基本生物學(xué)過程及優(yōu)化作物生產(chǎn)性能具有重大意義。

 

　　該團隊發(fā)現(xiàn)，遠紅光和弱藍光通過不同途徑調(diào)控大豆葉片衰老，而兩者疊加更會加速這一衰老進程；且在弱藍光誘導(dǎo)葉片衰老過程中，大豆中藍光受體隱花色素發(fā)揮主要作用。進一步研究表明，激活狀態(tài)下的隱花色素能夠與蛋白GmRGAa和GmRGAb相互作用并維持其蛋白穩(wěn)定性，從而靶向抑制衰老相關(guān)基因GmWRKY100，延緩葉片衰老進程。反之，在弱藍光環(huán)境下，GmRGAa和GmRGAb蛋白水平下降，GmWRKY100表達量增加，進而促進大豆葉片衰老。研究團隊以天隆一號為親本，敲除了GmWRKY100基因，構(gòu)建了具有抗葉片衰老特性的耐蔭突變體株系。在北京地區(qū)的田間試驗顯示，突變體的底部葉片衰老明顯延遲，并且顯著提高了大豆產(chǎn)量。該研究為開發(fā)適合密植栽培的高產(chǎn)大豆新品種提供了理論基礎(chǔ)、新基因資源和育種新材料。

 

　　作科所已畢業(yè)博士生李莊、博士后呂向光和研究員李宏宇為該論文的共同第一作者，劉斌研究員為論文的通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新項目和中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項的資助。

 

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