11月15日，生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室陶利珍/刘太波课题组在中科院一区TOP期刊Plant Biotechnology Journal（影响因子：13.8）上发表题为“Overexpression of OsACL5 triggers environmentally-dependent leaf rolling and reduces grain size in rice”的论文（论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14227），揭示了热精胺合成酶基因OsACL5通过介导体内多胺稳态，进而调控水稻叶片呈温度/光照/湿度依赖性近轴侧卷叶，且影响水稻籽粒大小和产量的机理，为水稻环境适应与产量性状改良方面提供了新思路。
植物多胺（Polyamines）主要包括腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）和热精胺（T-Spm）等。多胺在细胞分裂、维管发育、花粉发育、果实成熟、衰老，以及生物胁迫和非生物胁迫响应中发挥重要作用。有研究表明，多胺动态平衡的维持对植物生长发育具有重要作用。ACL5编码的热精胺合成酶催化Spd合成T-Spm。目前未见OsACL5生物学功能的相关报道。
该研究发现，OsACL5的过表达导致体内热精胺含量提高9倍以上，植株的叶片呈现环境依赖性沿近轴侧卷叶表型，且温度是导致卷叶的主要因素。过表达的根和叶的后生木质部导管变小，引起叶片水势下降，是导致卷叶的原因。另外，还发现OsACL5敲除突变体的籽粒变长、千粒重和产量增加，而过表达的籽粒变小、千粒重和产量均下降。而且，还发现乙烯生物合成途径通过竞争性抑制T-Spm的生物合成，参与籽粒大小调控过程。此外，进化和内源多胺含量分析结果表明，T-Spm在水稻籼粳驯化过程中是功能保守的。总之，论文的结果首次揭示了OsACL5介导体内多胺稳态，进而调控水稻叶片呈环境依赖性卷叶、及籽粒大小和产量，为水稻在环境适应与产量性状的改良方面提供了新思路。
课题组陶利珍教授为该工作提供了支持与指导。已毕业的19级硕士研究生麦华富（资源环境学院22级在读博士）、在读的21级硕士研究生秦湉为共同第一作者。刘太波副教授为该论文的通讯作者。刘慧丽副研究员参与部分工作。本研究得到了“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金项目的资助。
文图/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、生命科学学院 刘太波
