西北农林科技大学在水稻叶形态发育调控机制取得新进展

近日，西北农林科技大学生命科学学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室陈坤明教授团队和浙江大学农业与生物技术学院石春海教授在The Plant Journal在线发表了题为“CLD1/SRL1 modulates leaf rolling by affecting cell wall formation, epidermis integrity and water homeostasis in rice”的研究论文。该研究通过形态与细胞学观察、图位克隆以及定量蛋白质组学分析等，揭示了水稻叶卷曲调控的新机制，为水稻叶形态调控研究和株型改良提供了新线索。

在水稻育种实践中，适度的卷叶表型是理想株型的一个重要指标，对水稻超高产育种具有重要利用价值，因而受到国内外学者的广泛关注。先前已报道水稻SRL1基因通过调控泡状细胞形成进而调控水稻卷叶，然而其调控机制仍未阐明。本研究发现了一个全新的水稻卷叶突变体cld1,其产生多个表型缺陷。进一步研究表明cld1突变是CLD1/SRL1基因的一个表观遗传位点，其功能缺失是由于DNA甲基化导致的CLD1/SRL1表观遗传失活所引起。CLD1/SRL1编码一个GPI锚定的膜蛋白，其不仅调控叶卷曲，还调控水稻生长和发育的其他方面。在cld1突变体叶片中次生细胞壁组分纤维素和木质素含量均明显降低，表明CLD1/SRL1功能缺失影响细胞壁形成。更重要的是CLD1/SRL1缺失导致叶表皮严重缺陷如表皮泡状化等，致使突变体植株保水能力下降，耐旱性降低。采用定量蛋白质组等手段进一步研究发现，CLD1/SRL1功能缺失导致与细胞壁形成、表皮发育及水分胁迫相关的一系列基因和蛋白异常表达。这些结果表明CLD1/SRL1基因调控水稻叶卷曲的机制涉及维持细胞壁形成、叶表皮完整性和水分动态平衡等方面，为后续研究提供了新线索，对水稻株系改良具有重要科学指导意义。

西北农林科技大学青年教师李文强为论文第一作者，张敏娟为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、陕西省自然科学基金和中央高校基本科研业务费等项目的资助。

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