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碳4解剖学结构形成机制的最新研究

科技日报记者 马爱平 通讯员 崔艳。碳解

近日,剖学中国农业科学院生物技术研究所作物高光效功能基因组创新团队发现控制水稻碳3、结构机制究碳4小脉发育新机制为碳3水稻碳4解剖结构的形成新研有效组装提供了新的基因资源和理论基础。《植物细胞》发表了相关研究成果(The Plant Cell)上。碳解刘启明,剖学中国农业科学院生物技术研究所博士生,结构机制究毕业于滕守振博士和邓晨博士,形成新研是碳解该论文的第一作者。路铁刚研究员、剖学孙学辉副研究员、结构机制究Thomas P. Brutnell教授是形成新研本论文的共同通讯作者。

玉米、碳解高粱等碳4作物叶片具有“花环结构”和生化途径,剖学其光合效率、结构机制究生物量、粮食产量、水和氮利用效率明显高于水稻、小麦等碳3作物。小脉是“花环结构”的组织中心。小脉变密、叶肉细胞和维管束鞘细胞的特殊排列模式是碳3植物向碳4植物进化的第一个关键步骤。多年来,科学家们一直试图揭示这种特殊结构形成的分子机制,但由于调节机制复杂,进展缓慢。

SHR/IDD/PIN模块调节碳3和碳4小脉发育图。图纸由中国农业科学院生物技术研究所提供。

研究发现,水稻中转录因子OSSHR1/2与OSID12/13形成复合体,并与基因OSPIN5c结合形成SHR-IDD-PIN分子模块开关调节基因OSPIN5c的表达,影响水稻叶脉生长素的分布,从而控制小脉密度、叶肉细胞和维管束鞘细胞的特殊排列模式,在水稻中创造类似碳4的解剖结构。这项研究为碳4水稻的创造迈出了关键一步。

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