[光明日报]科学家发现禾本科作物中叶片直立调控机理
记者从中国农科院作物科学研究所获悉，该所农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程“特色农作物优异种质资源发掘与创新利用创新团队”和“作物功能基因组研究创新团队”联合中国科学院遗传发育所农业资源研究中心，阐释了谷子的DPY1作为油菜素内酯信号的“刹车”基因调控叶片披垂与直立的分子机制，为禾本科作物株型研究提供了新思路。8月18日，相关研究成果在《美国科学院院刊（PNAS）》在线发表。
据中国农业科学院作物科学研究所研究员刁现民介绍，叶片是植物光合作用和有机物合成的主要器官，与叶片形态建成相关的株型直接影响作物的种植密度及产量。作物育种过程中追求叶型直立紧凑，从而有利于密植条件下的光能有效利用。叶片的紧凑指的是叶片和茎的夹角小，直立指的是叶片不下垂。油菜素内酯信号可以调节细胞伸长和分裂，其调控叶片和茎夹角的研究已有较多报道，但对其影响叶片直立与下垂遗传基础的研究仍欠缺，制约了禾谷类作物株型改良的效率和水平。
研究人员利用谷子叶片严重披垂的突变体dpy1，克隆了控制谷子叶片披垂的基因DPY1，该基因编码的DPY1蛋白激酶可以与油菜素内酯共受体通过胞内的激酶结构互作，并竞争性地抑制油菜素内酯受体与共受体间的互作水平，从而抑制早期油菜素内酯信号的过度激活。DPY1作为“刹车”基因，通过以上过程促进细胞伸长和分裂，提高叶片的支撑力，从而使叶片趋向直立，且这种机制在玉米、水稻等禾本科作物中是保守和共享的。
该研究揭示了禾谷类作物叶片坚实度的遗传学基础及其调控机制，为作物株型改良提供了新的基因资源及研究思路。同时，谷子及其野生种青狗尾草由于基因组小、高效转化、生育期短，且易于实验室培养操作，正在快速发展成为禾本科黍亚科和C4光合作用的模式植物。专家认为，该研究将促进谷子模式植物体系的发展，并巩固我国在谷子基础研究中的国际领先地位。
