操纵水稻叶片SHR和生长素诱导水稻类C4叶脉分布样式产生(英文)

作者：董文涛; 常天根; 戴慧玲; 杨卫兵; 苏语; 晁代印; 朱新广; 王鹏; 于楠^*; 王二涛^*

来源：Science Bulletin, 2023, 68(24): 3133-3136.

C4植物叶片的维管束表现出独特的花环结构,该结构由位于内层的维管束鞘细胞和外层的叶肉细胞组成,赋予C4植物拥有相比于C3植物更高的光合速率.目前已鉴定到60多种独立的花环结构变体,暗示花环结构经历了趋同进化.高效的C4光合作用依赖于C4植物叶片高的叶脉与叶肉细胞比——这也是C4演化的关键.然而,高叶脉密度形成的机制仍然未知,这阻碍了将C4性状引入C3作物的工程化改造.前人尝试通过在水稻叶片中过量表达调控C4玉米叶脉模式的多种因子,但未能成功诱导出类C4叶脉分布样式的叶片.在本研究中,我们发现在水稻和玉米中过量表达SHORT ROOT (SHR)有助于促进叶肉细胞的分裂,增加相邻叶脉间的细胞数量.水稻和玉米的SHR多突变体叶片的叶肉细胞分裂减少,相邻叶脉之间的叶肉细胞数量显著降低.通过增加C3水稻叶片中SHR和处理生长素,我们在水稻中成功诱导产生了类C4叶脉分布样式的叶片,对C3作物的工程化改造具有重要意义.

• 单位
  中国科学院; 植物分子遗传国家重点实验室