水稻叶宽调控机制及相关基因研究进展

作     者：乔承彬 宋佳伟 杨辉 段凯蓉 冉杰 孔维儒 冯培媛 罗成科 李培富 田蕾 

作者机构：宁夏大学农学院宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室 

出 版 物：《生物技术通报》 (Biotechnology Bulletin)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：宁夏自然科学基金优秀青年项目(2022AAC05011) 国家自然科学基金项目(32260492) 宁夏粮食作物种质创制与生长调控科技创新团队(2022BSB03109) 

主　　题：水稻 叶宽 调控机制 性状改良 

摘      要：水稻叶宽是叶片形态的重要组成部分，对叶形构建和光合作用具有重要的生物学意义。水稻通过叶原基中-侧轴方向的细胞分裂和细胞扩张完成叶宽形态建成，该过程受到植物激素、细胞代谢以及相关基因表达水平的影响。TDD1、NAL7、FIB参与水稻依赖色氨酸的生长素生物合成途径；GID1、GID2、SLR1参与了GA对水稻叶宽的负调控；NAL21、NLG1、NAL9等基因对于维持细胞器稳态和细胞正常代谢至关重要。大多数水稻叶宽基因通过生长素信号转导作用于细胞分裂，CCC1则是通过调节细胞渗透势参与细胞扩张。转录因子WL1通过募集共阻遏物TOPLESS相关蛋白负调控丝氨酸蛋白酶基因NAL1的表达，进而影响生长素信号通路。发掘叶宽发育相关基因并将其应用于育种实践对于提高水稻产量具有重要意义，利用种质资源挖掘水稻叶宽基因的优异单倍型和以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术为改良水稻叶宽提供了丰富的手段和途径。在利用水稻叶宽基因进行性状改良时，应当充分考虑基因多效性和基因互作效应，与生产实际相结合，避免对其他性状产生不良影响。本文从组织学特征、植物激素、分子机制及叶宽相关基因等方面综述了水稻叶宽遗传调控机制，探讨水稻叶宽改良在育种中的意义及策略，为水稻叶形分子机理研究和“理想株型育种提供思路。