近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院葛良法教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)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(xué)層面證實(shí)藍(lán)光受體“向光素”調(diào)控豆科植物葉片運(yùn)動(dòng)的假說，揭示了蒺藜苜蓿復(fù)葉精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)制。
植物葉片通常通過葉柄緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，而豆科植物演化出獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)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(xué)者提出向光素可能是調(diào)控豆科葉片藍(lán)光運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，但缺乏遺傳證據(jù)。葛良法團(tuán)隊(duì)此次研究利用突變體“back-bent leaf（bbl）”深入剖析了該機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)，bbl突變體在藍(lán)光下葉片過度展開，其葉枕近軸端細(xì)胞異常膨脹，主要由鉀離子和氫離子失衡引起。進(jìn)一步基因定位發(fā)現(xiàn)，bbl突變體的關(guān)鍵基因BBL在8號(hào)染色體上，其編碼的MtPHOT2蛋白為擬南芥PHOT2的同源藍(lán)光受體。表達(dá)分析表明，BBL/MtPHOT2在葉枕中高表達(dá)。葉枕表皮細(xì)胞，薄壁細(xì)胞及維管束中都檢測(cè)到了其強(qiáng)烈的表達(dá)信號(hào)。在藍(lán)光激發(fā)下，BBL/MtPHOT2由質(zhì)膜轉(zhuǎn)移至高爾基體。生理學(xué)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(xì)胞的膨壓，從而控制葉片角度。該研究在遺傳上證實(shí)了藍(lán)光對(duì)豆科植物葉片運(yùn)動(dòng)的調(diào)控作用，對(duì)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(xué)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(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)參與了研究。研究獲得廣東省自然科學(xué)基金、卓越中心自主研究課題、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人才啟動(dòng)資金資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70025
