科學家發現作物光合產物運輸“高速路”

 光合產物運輸受阻

近日，中國農業科學院生物技術研究所作物高光效功能基因組創新團隊發現了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。相關研究成果發表于《植物雜志》（Plant Journal）。

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育和產量形成至關重要。然而，調節蔗糖轉運的關鍵步驟仍有待闡明。

為此，團隊進行了大規模水稻突變體篩選，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，其表現為生長發育受阻、光合效率下降。研究發現，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。

該研究得到中國農科院科技創新工程和科技部國家重點研發計劃等項目資助。