OsACL5调控多胺动态平衡并影响谷粒大小

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华南农业大学生命科学学院陶利珍/刘太波课题组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。近日，相关成果发表于《植物生物技术杂志》。

植物多胺主要包括腐胺、亚精胺、精胺和热精胺等。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亚精胺合成热精胺。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。同时发现乙烯生物合成途径通过竞争性抑制热精胺的生物合成，参与籽粒大小调控过程。

“进化和内源多胺含量分析结果表明，热精胺在水稻籼粳驯化过程中是功能保守的。”论文通讯作者、华南农业大学生命科学学院副教授刘太波表示，该研究首次揭示了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。