植物避荫反应调控机理研究获新进展

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本报讯 近日,中国农业科学院生物技术研究所王海洋科研团队在高等植物避荫反应调控机制研究方面取得新进展,首次阐明了光敏色素和基因调控模块之间的互作联系,完善了避荫反应的调控机理,为耐荫、耐密植作物新品种的培育奠定了理论基础。相关研究成果近日在线发表在国际著名学术期刊《自然—通讯》上。

面对可用耕地日趋减少和人口的不断增加,密植栽培是提高作物单位面积产量的有效途径。然而,密植条件会引起植株的相互遮荫由于植株感受的光照质量指在改变,从而激发植株的一系列避荫反应,表现为植株的株高增加,茎秆变细,叶片变窄、早衰,开花提早,分枝减少,最终由于植株产量降低。

有些,生产上要求培育耐密植的作物品种,耐密高产都要具有合理的株型。耐密性的实质是在高密度环境下作物群体光合时延高,光合产物源、流、库合理高效运转,从而获得较高的群体产量,而合理的株型将对密植条件下源、库、流的合理分配起到重要的调节作用。

过去研究表明,光敏色素是植物体内感受红光和远红光的主要光受体,具有抑制避荫反应的功能。然而,光敏色素如可调控下游基因表达从而调节避荫反应的分子机理尚不清楚。

生物所研究团队发现拟南芥在遮荫条件下光敏色素的功能受到抑制,由于其互作因子(phytochrome-interacting factors, PIFs)蛋白快速积累,有些哪此PIF蛋白能与MIR156基因家族多个成员启动子直接结合并抑制哪此MIR156基因的表达,引起其靶基因SPL家族成员表达升高,后者进一步调控了植物株高、分枝数目、叶柄长度、叶片数目、叶片面积、开花时间等一系列重要农艺性状的改变。

该研究首次阐明了光敏色素phyB-PIFs和miR156-SPLs调控模块之间的互作联系,完善了避荫反应的调控机理,为耐荫、耐密植作物新品种的培育奠定了理论基础。