近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物高光效功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)調(diào)控光合產(chǎn)物蔗糖運(yùn)轉(zhuǎn)效率的關(guān)鍵基因SEM1，為培育高光效作物提供了新的基因資源。研究有望在光合作用源器官葉片與庫(kù)器官種子之間搭建一條快速轉(zhuǎn)運(yùn)的“高速路”，加快蔗糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，有效提高光合效率及作物產(chǎn)量。
蔗糖是植物主要的光合產(chǎn)物，在源器官葉片中合成并經(jīng)維管組織向庫(kù)器官轉(zhuǎn)運(yùn)，經(jīng)水解用于合成淀粉、蛋白質(zhì)等有機(jī)物。因此，蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)于作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成至關(guān)重要。然而，調(diào)節(jié)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵步驟仍有待闡明。
為此，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大規(guī)模水稻突變體篩選，在6萬(wàn)多份材料中獲得了兩個(gè)葉片蔗糖過(guò)量積累的等位突變體，其表現(xiàn)為生長(zhǎng)發(fā)育受阻、光合效率下降。研究發(fā)現(xiàn)，sem1基因編碼一個(gè)主要在維管韌皮部細(xì)胞表達(dá)的胼胝質(zhì)合成酶，其功能缺失將導(dǎo)致維管細(xì)胞減少，蔗糖從源器官到庫(kù)器官的運(yùn)輸受阻，滯留的蔗糖在葉綠體中合成淀粉并過(guò)度積累，從而負(fù)反饋調(diào)節(jié)光合作用。
該研究得到中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程和科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物雜志（Plant Journal）》。
