资源学院张振华教授团队揭示水稻单糖转运蛋白OsSTP15敲除促进分蘖、提高产量的分子机制(组图)

时间: 2023/12/08   作者:李明娟 张振华      来源:资源学院   编辑:新闻中心   点击:

本网讯(资源学院 李明娟 张振华)近日,资源学院张振华教授团队在国际权威学术期刊New Phytologist在线发表了题为“Knockout of the sugar transporter OsSTP15 enhances grain yield by improving tiller number due to increased sugar content in the shoot base of rice (Oryza sativa L.)”的研究论文。该研究揭示了单糖转运蛋白OsSTP15的转运功能并阐明了OsSTP15敲除促进水稻分蘖的分子机制,为水稻高产株型分子育种提供了理论参考。资源学院博士后李明娟和在读博士李虹烨为该论文的共同第一作者,张振华为本文的通讯作者,湖南农业大学为第一单位和通讯单位。

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水稻碳水化合物(C、H、O)养分的高效利用是产量形成的物质基础。碳水化合物的转运不仅直接影响籽粒灌浆,而且影响分蘖等生长发育性状,并最终影响产量。本研究前期通过共表达分析,鉴定到一个影响水稻分蘖的单糖转运蛋白OsSTP15。研究发现OsSTP15定位于水稻原生质体细胞膜,具有葡萄糖外排转运功能。敲除OsSTP15可增强蔗糖合成并促进碳水化合物由叶片向茎基部的转运,导致茎基部糖含量提高,进而通过增强细胞分裂素合成及细胞分裂素信号途径促进分蘖、提高水稻产量20%以上(图1)。该研究表明OsSTP15对水稻分蘖具有负调控作用,敲除后可有效提高水稻分蘖及产量。因此,OsSTP15在未来利用基因编辑技术培育具有理想株型的高产水稻新品种上具有较大的应用潜力。

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图1. OsSTP15功能及stp15突变体表型

(a)OsSTP15蛋白亚细胞定位

(b)爪蟾卵母细胞系统验证OsSTP15的葡萄糖外排转运功能

(c-d)OsSTP15敲除突变体及野生型水稻的株型、单株稻穗及籽粒表型

张振华,教授,博士生导师,主要从事稻油复种体系养分高效机制研究。现为国家水稻产业技术体系岗位科学家、岳麓山实验室作物矿质元素营养高效利用技术研究团队负责人、湖南省科技创新团队负责人、湖南省科技创新领军人才。近年来以第一作者或通讯作者在New Phytologist、Plant Physiology、Soil Biology & Biochemistry等期刊上发表高水平论文100余篇;作为主要完成人获省自然科学奖二等奖1项;授权发明专利10余件。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/share/author/3NBG9RYTXHRJYVSTTWGH?target=10.1111/nph.19411

(审稿:王薇薇 庹炼)


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