近日，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通过改变叶片形态建成揭示了提高水稻光合作用效率的一种新机制。相关研究成果于2020年6月19日在线发表在国际主流植物学期刊Plant Biotechnology Journal上（最新影响因子：8.15）。
培育高光效的水稻材料是遗传学家和育种家追求的目标。通过改变植株形态可以增加整体受光面积，改善通风状况，从而提高植物的光合效率和生物量，但一直以来，对其中的精细分子的调控机制一直未能解析。本研究中，科研人员综合利用分子遗传学、细胞生物学、生物化学等多种手段，揭示了转录因子Roc8调控植株形态建成而影响光合作用的新机制。进一步发现，Roc8 基因3‘端非翻译区50个碱基具有转录后调节功能，在翻译水平抑制Roc8蛋白的积累，该50个碱基可形成独特的茎环结构，具有类似ploy（A）终止子的功能。此前，课题组曾报道Roc5负调控泡状细胞数目和大小，进而影响叶片形态建成和光合作用（Zou et al., Plant Physiology，2011）。本研究中利用基因编辑技术创制两个基因敲除系，可明显提高植株的光合效率和生物量，有望利用水稻HD-ZIP IV家族基因创制高光效的生物材料，该研究结果对单子叶和双子叶植物高光效材料创制均有借鉴意义。
生物技术研究所博士后孙晶、助理研究员崔学安为共同第一作者，通讯作者为中国农业科学院生物技术研究所张治国研究员和路铁刚研究员。该研究得到国家自然科学基金和院科技创新工程重大科研任务项目资助。
图注说明：突变体crm1-D形态和细胞学特征
原文链接：
https://doi.org/10.1111/pbi.13435
https://doi.org/10.1104/pp.111.176016
18926578588