近日,中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所與華南農(nóng)業(yè)大學合作,揭示玉米在遮蔭環(huán)境下通過光敏色素信號途徑調(diào)控植物避蔭反應(yīng)的分子機制,對培育耐密植玉米新品種具有重要意義。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物生理(Plant Physiology)》上。
增加玉米種植密度是提高玉米單產(chǎn)的有效手段。然而,種植密度過高時,植物被鄰近的植株所遮蔽,綠色組織因為含有葉綠素總是吸收紅光,透過或反射遠紅光,導(dǎo)致群體中紅光/遠紅光比率下降,從而引發(fā)植物的避蔭反應(yīng),如增加莖稈的伸長速度來有效地獲取陽光(足夠高而避免被遮光),莖稈變得纖細、易倒伏,對于作物往往伴隨著產(chǎn)量的降低。因此,研究密植條件下玉米響應(yīng)光信號的避蔭反應(yīng)機制,使玉米株高降低,對培育耐密植、抗倒伏玉米新品種具有重要意義。
在許多植物中,已經(jīng)充分證明了避蔭反應(yīng)中的關(guān)鍵調(diào)控因子PIF能夠通過光敏色素信號途徑重塑植物的表型以響應(yīng)不斷變化的光環(huán)境,但在玉米中有哪些PIF基因參與該過程,以及如何參與光敏色素信號途徑調(diào)控的避蔭反應(yīng)仍不清楚。研究人員發(fā)現(xiàn)玉米基因組中共有7個PIF基因,所有ZmPIF蛋白都能與玉米中的phyB互作。在玉米中通過CRISPR/Cas9技術(shù)把ZmPIF基因敲除后產(chǎn)生的Zmpif突變體在黑暗生長條件下,其中胚軸伸長受到嚴重抑制。而且,Zmpif突變體能夠減弱對模擬遮蔭處理的株高伸長反應(yīng),從而抑制植物遮蔭時的過快生長,最終達到降低株高的目的。(通訊員 崔艷)