記者今天從中國農科院作物科學研究所獲悉，該所農作物基因資源與基因改良國家重大科學工程“特色農作物優異種質資源發掘與創新利用創新團隊”和“作物功能基因組研究創新團隊”聯合中國科學院遺傳發育所農業資源研究中心，闡釋了谷子的DPY1作為油菜素內酯信號的“剎車”基因調控葉片披垂與直立的分子機制，為禾本科作物株型研究提供了新思路。相關研究成果已于近日由《美國科學院院刊》（PNAS）在線發表。
據中國農業科學院作物科學研究所研究員刁現民介紹，葉片是植物光合作用和有機物合成的主要器官，與葉片形態建成相關的株型直接影響作物的種植密度及產量。作物育種過程中追求葉型直立緊湊，從而有利于密植條件下的光能有效利用。葉片的緊湊指的是葉片和莖的夾角小，直立指的是葉片不下垂。油菜素內酯信號可以調節細胞伸長和分裂，其調控葉片和莖夾角的研究已有較多報道，但對其影響葉片直立與下垂遺傳基礎的研究仍欠缺，制約了禾谷類作物株型改良的效率和水平。
研究人員利用谷子葉片嚴重披垂的突變體dpy1，克隆了控制谷子葉片披垂的基因DPY1，該基因編碼的DPY1蛋白激酶可以與油菜素內酯共受體通過胞內的激酶結構互作，并競爭性地抑制油菜素內酯受體與共受體間的互作水平，從而抑制早期油菜素內酯信號的過度激活。DPY1作為“剎車”基因，通過以上過程促進細胞伸長和分裂，提高葉片的支撐力，從而使葉片趨向直立，且這種機制在玉米、水稻等禾本科作物中是保守和共享的。
該研究揭示了禾谷類作物葉片堅實度的遺傳學基礎及其調控機制，為作物株型改良提供了新的基因資源及研究思路。同時，谷子及其野生種青狗尾草由于基因組小、高效轉化、生育期短，且易于實驗室培養操作，正在快速發展成為禾本科黍亞科和C4光合作用的模式植物。專家認為，該研究將促進谷子模式植物體系的發展，并鞏固我國在谷子基礎研究中的國際領先地位。
