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)研究發(fā)現(xiàn)控制水稻碳3、碳4小脈發(fā)育新機(jī)制，為在碳3水稻中有效組裝碳4解剖學(xué)結(jié)構(gòu)提供新的基因資源和理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《植物細(xì)胞（The Plant Cell）》上。

玉米、高粱等碳4作物葉片具有“花環(huán)結(jié)構(gòu)”和生化途徑，其光合效率、生物量、糧食產(chǎn)量、水分和氮素利用效率顯著高于水稻、小麥等碳3作物。

小脈是“花環(huán)結(jié)構(gòu)”的組織中心，小脈變密和葉肉細(xì)胞、維管束鞘細(xì)胞的特殊排列模式是碳3植物向碳4植物進(jìn)化的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。多年來(lái)科學(xué)家一直試圖揭示這個(gè)特殊結(jié)構(gòu)形成的分子機(jī)制，但由于調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，進(jìn)展較為緩慢。

研究發(fā)現(xiàn)，水稻中轉(zhuǎn)錄因子OsSHR1/2與OsIDD12/13形成復(fù)合體，并結(jié)合到基因OsPIN5c上，形成SHR-IDD-PIN分子模塊開(kāi)關(guān)調(diào)控基因OsPIN5c的表達(dá)，影響水稻葉脈生長(zhǎng)素的分配，從而控制小脈密度和葉肉細(xì)胞、維管束鞘細(xì)胞的特殊排列模式，在水稻中創(chuàng)制類(lèi)似碳4的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。該研究為碳4水稻創(chuàng)制進(jìn)程邁出關(guān)鍵一步。

該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。（通訊員：崔艷）

圖注：SHR/IDD/PIN模塊調(diào)控碳3和碳4小脈發(fā)育