近日，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所研究員張建福、中國(guó)科學(xué)院院士謝華安團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊 《植物通訊》（Plant Communications）上發(fā)表最新研究成果。該研究首次揭示了一個(gè)全新的分子模塊，在水稻葉片夾角調(diào)控中的作用機(jī)制，為優(yōu)化水稻株型設(shè)計(jì)和提高作物產(chǎn)量提供了重要理論依據(jù)。
水稻株型通過影響水稻光合作用效率和養(yǎng)分吸收利用能力，進(jìn)而影響產(chǎn)量。作為水稻株型的重要指標(biāo)之一，水稻葉片夾角是指葉片與莖稈之間的夾角。其大小直接影響葉面積指數(shù)，從而調(diào)控葉片光合效率，影響水稻種植密度，最終影響水稻籽粒產(chǎn)量。
為什么不同的水稻品種葉片夾角有大有小呢？現(xiàn)有研究表明，水稻葉片夾角受多種因素調(diào)控，其中包括一種被稱為“油菜素內(nèi)酯”的植物激素，它通過參與葉枕的發(fā)育來影響夾角大小。葉枕是連接水稻葉片和葉鞘的組織器官，具有彈性和延伸性。這意味著，它能夠在膨脹和收縮間控制葉片的上舉和下垂，繼而調(diào)節(jié)葉片夾角大小。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這背后，轉(zhuǎn)錄因子“OsWRKY72”起著至關(guān)重要的作用。
為了驗(yàn)證這一結(jié)論，他們研究團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建了“OsWRKY72”突變體和過表達(dá)水稻材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，敲除了“OsWRKY72”的水稻材料，葉片夾角顯著減小；“OsWRKY72”滿負(fù)荷運(yùn)作的水稻材料，葉片夾角明顯增大。這表明，“OsWRKY72”是水稻葉片夾角的正向調(diào)控因子。
那么，這個(gè)過程是如何發(fā)生的呢？
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，“OsWRKY72”通過增強(qiáng)油菜素內(nèi)酯信號(hào)，完成對(duì)葉片夾角的調(diào)控。這是一個(gè)復(fù)雜的過程。首先，“OsWRKY72”與激酶“OsMAPK6”發(fā)生相互作用并被其磷酸化。磷酸化作用下，“OsWRKY72”可以激活“OsBRI1”基因的表達(dá)，從而增強(qiáng)油菜素內(nèi)酯信號(hào)的活性。在“OsWRKY72”的作用下，水稻葉枕內(nèi)側(cè)細(xì)胞長(zhǎng)度顯著增加，導(dǎo)致葉枕不對(duì)稱生長(zhǎng)，引起葉片夾角變化。
“這一研究提出了一個(gè)新的調(diào)控水稻葉夾角的模塊，即‘OsMAPK6-OsWRKY72-OsBRI1’確認(rèn)了‘OsWRKY72’作為葉片夾角調(diào)控的關(guān)鍵因子，從分子水平上為水稻株型調(diào)控提供了新的視角?！睆埥ǜ１硎?，通過調(diào)控“OsWRKY72”及其相關(guān)信號(hào)通路，研究人員可開發(fā)出光合作用效率更高、種植密度更優(yōu)的水稻品種，從而進(jìn)一步提升糧食產(chǎn)量。此外，這項(xiàng)研究進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了油菜素內(nèi)酯信號(hào)通路在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的重要作用，為作物遺傳改良提供了新的分子靶標(biāo)。
