近日，西南大学农学与生物科技学院水稻团队在植物学知名期刊The Plant Journal发表了题为“ABERRANT CARBOHYDRATE PARTITIONING 1 modulates sucrose allocation by regulating cell wall formation in rice”的研究论文，揭示了ACP1介导细胞壁的形成调控光合产物运输的分子机理。

植物通过光合作用合成碳水化合物（蔗糖等），并将其从“源”组织（叶片等）运输到“库”组织（籽粒、根系等），以维持植物的生长发育。蔗糖分配效率直接影响作物的产量与品质。然而，光合产物在体内如何有效分配，其潜在的分子机制在很大程度上仍然未知。

该研究通过对水稻叶片进行淀粉碘-碘化钾染色，根据淀粉与碘反应呈蓝色的深浅变化，从EMS突变体库中筛选出1个叶片淀粉染色变深、光合产物含量显著升高的突变体（aberrant carbohydrate partitioning 1，acp1）。ACP1主要在发育中的维管束中表达。染料负载和糖输出实验表明，acp1突变体的糖转运能力受损。研究发现acp1突变体纤维素合成缺陷，造成韧皮部细胞壁结构异常。进一步研究发现由于细胞壁受损，突变体的膨压下降，无法为光合产物的有效输出提供足够驱动力，最终导致光合产物的输出受阻。本研究揭示了ACP1通过调控细胞壁形成，进而影响蔗糖的长距离运输，为深入理解作物碳水化合物分配的分子基础提供了新的见解，也为作物产量和品质改良提供了潜在的分子育种靶点。

青年教师沈文强为论文第一作者，何光华教授为论文通讯作者。桑贤春教授、李云峰教授、王楠教授、凌英华副教授、张婷副教授以及青年教师朱小燕等为本研究提供了指导与帮助。研究工作得到了科技创新2030—生物育种重大项目（2023ZD0406804）、重庆市现代农业产业技术体系水稻创新团队（CQMAITS202301）、西南大学涪陵研究院共建项目（FLYJY202402）、重庆市自然科学基金（CSTB2022NSCQ-MSX0505）等项目的资助。

论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70430

另外，团队近日还在中科院一区TOP期刊Theoretical and Applied Genetics上发表了Chlorophyll deficient 5 encodes a DNA helicase and is essential for chloroplast development in rice的研究论文，首次揭示了水稻DNA解旋酶参与维持叶绿体正常发育的机制。

叶绿体是植物进行光合作用及物质合成和代谢的核心细胞器，为植物生长发育提供必要的能量和代谢物质。因此，叶绿体的正常发育对水稻产量的形成至关重要。DNA解旋酶在DNA的复制、转录、重组和修复过程中发挥着重要作用。然而，在水稻中，DNA解旋酶在叶绿体发育中的功能一直未被阐明。

该研究从EMS（ethyl methanesulfonate）诱变突变体库中鉴定到了一个从苗期至成熟期均表现出白化叶片的突变体cde5。图位克隆揭示CDE5编码一个定位在叶绿体和线粒体的DNA解旋酶。其突变导致叶绿体结构严重破坏，类囊体片层消失，叶绿素含量显著降低。DNA解旋酶通常依赖ATP水解驱动双链DNA的解旋。酶活分析显示，cde5突变型蛋白的ATP酶活性极显著降低，表明突变影响了其酶活。此外，转录组及RT-qPCR结果显示，cde5突变体中叶绿体发育、叶绿素生物合成和光合作用相关基因的表达呈不同程度的下调。该研究首次将DNA解旋酶的功能与水稻叶绿体发育联系起来。这不仅对深入了解DNA解旋酶参与叶绿体发育调控的分子机理具有重要意义，还为培育高光效品种提供重要的理论依据。

青年教师沈文强和冯萍为论文共同通讯作者，研究生刘伟池、韩晓楠、韦佳欣为论文共同第一作者。该研究得到重庆市技术创新与应用发展专项重点项目、西南大学涪陵研究院共建项目等项目的资助。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04994-w

初审：沈文强

复审：李云峰

终审：郑莉佳