解析“植物胰岛素” 科学家发现水稻增产新机制

展全思梦 2025-11-04 00:05:38

解析“植物胰岛素” 科学家发现水稻增产新机制

解析“植物胰岛素” 科学家发现水稻增产新机制字体：小中大分享到：解析“植物胰岛素” 科学家发现水稻增产新机制2022-02-10 08:11:48来源：科技日报

记者9日从中国水稻研究所获悉，该所张健研究员团队与胡培松院士合作，首次揭示了“植物胰岛素”6-磷酸-海藻糖(Tre6P)调节水稻碳源分配和籽粒产量的机制，为高产作物的遗传改良提供了新思路。相关研究成果近日发表在《分子植物》杂志上。

在高血糖的情况下，脊椎动物主要通过分泌胰岛素，刺激血糖消耗和糖原合成，保证生理功能的正常运转，维持血糖的稳态。近年来发现植物中的Tre6P具有胰岛素样功能。Tre6P还可以通过促进源库转运和其他形式的反馈来调节糖水平。Tre6P作为维持糖稳态的核心激素，广泛参与调节植物的生长发育和应激反应等生理过程。然而，Tre6P如何维持糖稳态，协调碳源与其他能量调节因子的源库分配，以及如何利用Tre6P相关基因提高作物产量等核心问题仍有待阐明。

"最重要的是，Tre6P具有极大提高作物产量的潜力."张健介绍，有研究表明，水稻Tre6P磷酸酶基因OsTPP1在玉米中异源表达，可增产9%-49%。直接喷施可吸收的Tre6P前体也可使小麦增产20%。

研究小组确定了一个糖诱导表达转录因子基因OsNAC23，它调节水稻中Tre6P的积累。OsNAC23可以直接结合Tre6P磷酸酶基因OsTPP1的启动子区域，抑制OsTPP1的转录，促进Tre6P的积累。研究表明，Tre6P可以直接与植物能量饥饿受体SnRK1结合，抑制其酶活性。研究进一步表明，OsNAC23-Tre6P-SnRK1a形成了一个正调控环路，维持水稻的碳源分配和籽粒产量。

研究团队在日本青、南京46和中水01三个水稻品种的实验过程中过量表达了OsNAC23基因，显著提高了植物的Tre6P含量。多年田间产量区域试验结果表明，与野生型相比，转基因植株在生育后期表现出典型的青茎黄熟高产特征，有效穗数和千粒重显著增加，产量提高8.7%-16.1%，为利用“植物胰岛素”Tre6P相关基因提高作物产量提供了优良的基因资源和应用示范。

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