本网讯 近日,我院武立权教授团队在植物学领域知名期刊《The Plant Journal》上发表题为“Reduced leaf width increases photosynthetic rate without improving water-use efficiency in rice”的研究论文。该研究系统揭示了降低叶片宽度可有效提高水稻光合作用速率,但未能同步提升其水分利用效率,为水稻高光效育种提供了重要的理论依据。
研究团队选取了14个具有显著叶片宽度差异的水稻品种,并结合调控叶片宽度的基因编辑材料(NAL1基因突变体和过表达材料),通过盆栽实验深入解析了叶片宽度与光合特性之间的内在联系。研究发现:降低叶片宽度能够提高叶脉密度与气孔密度,促使叶肉细胞排列更为疏松,从而增强CO₂在叶片内部的传输效率;窄叶叶片在氮素分配方面更具优势,有助于提升RuBisCO酶的羧化能力,进一步提高了光合碳同化能力;尽管窄叶显著提高了光合速率,但由于气孔导度同步上升,导致蒸腾作用增强,使得叶片水分利用效率并未得到明显改善。

光合作用是作物产量形成的关键过程,叶片形态结构是影响光合效率的重要因素。本研究首次从叶片结构(叶脉、气孔、叶肉)与氮素分配协同调控的角度,系统阐释了叶片宽度影响水稻光合效率的生理机制。研究结果表明,未来可通过遗传手段优化水稻叶片形态,培育具有“高光效”特性的新品种,为实现粮食安全与水资源高效利用协同发展提供新思路。

安徽农业大学为本文第一完成单位和通讯作者单位。农学院张强强副教授为论文的第一作者,张强强副教授与武立权教授为共同通讯作者。已毕业硕士生韩新政,农学院柯健副教授,何海兵教授以及尤翠翠博士等参与了本项目的研究。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省科技攻关等项目的资助。
原文链接:(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/tpj.70540 )
(图文:张强强 初审:范宇 复审:余恩 终审:洪志生)