近日，華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院葛良法教授團隊在國際期刊《Plant, Cell and Environment》在線發(fā)表了題為“Phototropin Mediates the Accurate Movement of Trifoliate Leaves in Medicago truncatula”研究論文，首次從遺傳學層面證實藍光受體“向光素”調(diào)控豆科植物葉片運動的假說，揭示了蒺藜苜蓿復(fù)葉精準運動的機制。
植物葉片通常通過葉柄緩慢轉(zhuǎn)動應(yīng)對環(huán)境變化，而豆科植物演化出獨特的運動器官——葉枕，能迅速改變小葉方向以最大化光照吸收。早在2005年，有學者提出向光素可能是調(diào)控豆科葉片藍光運動的關(guān)鍵，但缺乏遺傳證據(jù)。葛良法團隊此次研究利用突變體“back-bent leaf（bbl）”深入剖析了該機制。
研究發(fā)現(xiàn)，bbl突變體在藍光下葉片過度展開，其葉枕近軸端細胞異常膨脹，主要由鉀離子和氫離子失衡引起。進一步基因定位發(fā)現(xiàn)，bbl突變體的關(guān)鍵基因BBL在8號染色體上，其編碼的MtPHOT2蛋白為擬南芥PHOT2的同源藍光受體。表達分析表明，BBL/MtPHOT2在葉枕中高表達。葉枕表皮細胞，薄壁細胞及維管束中都檢測到了其強烈的表達信號。在藍光激發(fā)下，BBL/MtPHOT2由質(zhì)膜轉(zhuǎn)移至高爾基體。生理學的研究表明，BBL/MtPHOT2通過調(diào)控離子通道活性調(diào)節(jié)葉枕細胞的膨壓，從而控制葉片角度。該研究在遺傳上證實了藍光對豆科植物葉片運動的調(diào)控作用，對大豆等豆科作物的光響應(yīng)性狀育種提供理論基礎(chǔ)，具有廣泛應(yīng)用前景。
農(nóng)學院葛良法為論文通訊作者，博士后焦志成為第一作者，李發(fā)強教授團隊參與了研究。研究獲得廣東省自然科學基金、卓越中心自主研究課題、華南農(nóng)業(yè)大學人才啟動資金資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70025
