作物光合產物運輸也有“高速路”

科技日報訊 （記者瞿劍）據中國農業科學院最新消息，該院生物技術研究所作物高光效功能基因組創新團隊，研究發現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。相關研究成果新近發表於《植物雜誌（Plant Journal）》。

團隊首席、中國農科院生物技術所研究員路鐵剛介紹，蔗糖是植物主要的光合產物，在源器官葉片中合成並經維管組織向庫器官轉運，經水解用於合成澱粉、蛋白質等有機物。因此，蔗糖轉運對於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澱粉並過度積累，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。路鐵剛透露，團隊正在從事相關人工干預、旨在將作物光合作用通道由“國道”升級為“高速路”的應用研發。

該項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。