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水稻正常植株與(yu) 窄葉突變體(ti) nal21 中國農(nong) 科院作科所供圖
水稻葉片寬度調控基因NAL21在不同部位的表達 中國農(nong) 科院作科所供圖
2月16日，《植物生理》（Plant Physiology）在線發表中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所作物功能基因組研究創新團隊揭示的水稻葉片寬度調節的新機製。他們(men) 發現，核糖體(ti) 蛋白NAL21/RPS3A通過調節生長素響應因子和葉片側(ce) 向擴展調節因子的翻譯水平，來影響水稻葉片寬度。
論文通訊作者、作物科學研究所研究員李學勇介紹，葉片是植物進行光合作用、呼吸作用和蒸騰作用的重要器官，也影響著植物的整體(ti) 株型結構。其中，葉片寬度是葉片形態的重要指標，是一個(ge) 由多基因控製的複雜數量性狀。當前，部分調控水稻葉片寬度的基因已被克隆，然而葉片寬度調控的分子機製，特別是蛋白翻譯水平上的調控仍有待研究。
該研究通過誘變，獲得了一個(ge) 窄葉突變體(ti) nal21。該突變體(ti) 葉片大葉脈、小葉脈數目減少，葉片表皮細胞體(ti) 積變小，細胞數目也減少，導致葉片變短變窄，同時該突變體(ti) 對生長素的敏感性也降低。
圖位克隆表明，水稻葉片寬度調控基因NAL21編碼一個(ge) 核糖體(ti) 小亞(ya) 基蛋白RPS3A。研究發現，在nal21突變體(ti) 中，核糖體(ti) 結構異常，生長素響應因子ARFs的蛋白質翻譯效率降低，導致生長素調控的葉片細胞分裂和擴展受阻。
進一步研究發現，RPS3A還能在翻譯水平上調控葉片側(ce) 向擴展關(guan) 鍵轉錄因子WOX3A的表達。通過提高ARFs和WOX3A的翻譯效率，可使nal21突變體(ti) 的葉片恢複正常表型。
該項研究揭示了葉片發育過程中關(guan) 鍵轉錄因子的適當翻譯調控是維持葉片正常形態所必需的，這項工作為(wei) 完善水稻葉型發育分子機製提供新的理論依據。
該研究得到了國家轉基因重大專(zhuan) 項、國家自然科學基金、中國農(nong) 科院科技創新工程和國家留學基金委等項目的資助。
相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiab075
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