近日，永利集团与中国农业大学合作在国际知名学术期刊《国家科学评论》（National Science Review，IF 17.7）上在线发表了重要研究成果。该研究发现协调光合产物韧皮部装载的“出入口”，可望实现作物产量和气候韧性的协同提升。
作物产量不仅取决于光合作用能把CO2转化成多少糖（主要为蔗糖），更取决于这些产物能否高效运输到种子或果实等非光合的库器官。糖分的韧皮部装载是其长距离运输的第一步：其首先由 SWEET 蛋白“释放”出外排细胞，再通过 SUT 转运蛋白主动“吸收”进入韧皮部，最终被输送至库器官中1,2。长期以来，关于“释放”和“吸收”过程之间是否有协同调控，科学界有很多猜测，但始终缺乏证据。
研究在番茄、玉米和拟南芥（覆盖C3/C4和单/双子叶作物）中，通过分析上千份转录组数据和突变体验证试验，发现介导韧皮部装载过程的 SWEET 与 SUT在叶片生长、发育、响应生物与非生物胁迫下均表现出高度同步的表达模式，系统证明了二者在转录水平的紧密协同关系。
图1 作物光合产物装载中的“释放”和“吸收”步骤的协同调控
更为关键的是，韧皮部装载的“出入口”耦合程度直接影响糖分的韧皮部装载效率与最终产量，说明装载环节的协同调控是源—库关系中的关键“阀门”。
图2 韧皮部协同装载能力直接影响产量水平
该研究首次提供了介导韧皮部装载的SWEET 与 SUT 协同调控的确凿证据，填补了源-库-流理论中关于装载过程与生长发育和产量形成关系的“空白拼图”，明确指出装载效率可以决定作物产量。研究团队认为，未来通过调控这两类基因的协同作用，将有望比单纯提升光合作用更有效地提高作物产量，并同时增强作物的气候韧性。
3044am永利集团3044noc阮勇凌CJ讲席教授为通讯作者，中国农业大学农学院申思副教授和3044am永利集团3044noc马斯副教授为论文并列第一作者。该研究得到了国家高层次领军人才项目和国家自然科学基金等项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf359
参考文献：
1Ruan YL. 2014.Sucrose Metabolism: Gateway to Diverse Carbon Use and Sugar Signaling. Annual Review of Plant Biology, 65: 33-67.
2Shen S, Ma S, Wu L, Zhou S-L, Ruan Y-L. 2023.Winners Take All: Competition for Carbon Resource Determines Grain Fate. Trends in Plant Science, 28(8): 893-901.
