11月15日，我校生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室和岭南现代农业科学与技术广东省实验室陶利珍/刘太波课题组在中科院一区TOP期刊Plant Biotechnology Journal（影响因子：13.8）上发表题为“Overexpression of OsACL5 triggers environmentally-dependent leaf rolling and reduces grain size in rice”的论文（论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14227），揭示了热精胺合成酶基因OsACL5通过介导体内多胺稳态，进而调控水稻叶片呈温度/光照/湿度依赖性近轴侧卷叶，且影响水稻籽粒大小和产量的机理，为水稻环境适应与产量性状改良方面提供了新思路。
植物多胺（Polyamines）主要包括腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）和热精胺（T-Spm）等。多胺在细胞分裂、维管发育、花粉发育、果实成熟、衰老，以及生物胁迫和非生物胁迫响应中发挥重要作用。有研究表明，多胺动态平衡的维持对植物生长发育具有重要作用。ACL5编码的热精胺合成酶催化Spd合成T-Spm。目前未见OsACL5生物学功能的相关报道。
该研究发现，OsACL5的过表达导致体内热精胺含量提高9倍以上，植株的叶片呈现环境依赖性沿近轴侧卷叶表型，且温度是导致卷叶的主要因素。过表达的根和叶的后生木质部导管变小，引起叶片水势下降，是导致卷叶的原因。另外，还发现OsACL5敲除突变体的籽粒变长、千粒重和产量增加，而过表达的籽粒变小、千粒重和产量均下降。而且，还发现乙烯生物合成途径通过竞争性抑制T-Spm的生物合成，参与籽粒大小调控过程。此外，进化和内源多胺含量分析结果表明，T-Spm在水稻籼粳驯化过程中是功能保守的。总之，论文的结果首次揭示了OsACL5介导体内多胺稳态，进而调控水稻叶片呈环境依赖性卷叶、及籽粒大小和产量，为水稻在环境适应与产量性状的改良方面提供了新思路。
课题组陶利珍教授为该工作提供了支持与指导。已毕业的19级硕士研究生麦华富（资源环境学院22级在读博士）、在读的21级硕士研究生秦湉为共同第一作者。刘太波副教授为该论文的通讯作者。刘慧丽副研究员参与部分工作。本研究得到了“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金项目的资助。
文图/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、生命科学学院 刘太波
