多年生能飼草在生物能源與牧草飼料生產(chǎn)、邊際土地利用與修復(fù)以及二氧化碳吸收與固定等方面具有重要的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。其中，柳枝稷屬于禾本科黍?qū)俣嗄晟鶦4高大草本植物，一次種植可生長10-12年、生物量高、分布范圍廣、種質(zhì)資源豐富、抗逆性強(qiáng)。迄今為止，柳枝稷在京津冀地區(qū)、黑龍江、山東、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古、陜西、江蘇和四川等地均有種植，主要用于防風(fēng)固沙、土壤荒漠化治理、鹽堿地修復(fù)、牧草飼料與生物能源生產(chǎn)等。

　　多年來，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員付春祥帶領(lǐng)的能源作物分子育種研究組深耕柳枝稷理想株型的分子設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)和創(chuàng)制了多個分蘗數(shù)多、開花延遲、莖稈增粗的高產(chǎn)高品質(zhì)柳枝稷種質(zhì)新資源（Front Plant Sci. 2022, 13:834431；Hortic Res. 2021, 8:252；Biotechnol Biofuels. 2016, 9:101）。株型直接關(guān)系柳枝稷的生長狀態(tài)與抗倒伏能力，是決定其產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀。而能源草與牧草的產(chǎn)量主要由單位面積的分蘗數(shù)與每個分蘗的生物量決定。其中，獨(dú)角金內(nèi)酯（Strigolactones，SLs）與miR156-SPL模塊是控制禾本科植物分蘗形成的關(guān)鍵因子。之前，科學(xué)家在重要糧食作物水稻中建立了miR156-SPL模塊介導(dǎo)獨(dú)腳金內(nèi)酯信號傳導(dǎo)途徑調(diào)控植物分蘗的分子模型。近日，該科研團(tuán)隊(duì)解析了miR156-SPL模塊對獨(dú)腳金內(nèi)酯合成途徑的影響，相關(guān)研究成果發(fā)表在《新植物學(xué)家》（New Phytologist）上。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在重要的能飼作物柳枝稷中，miR156靶基因SPL2編碼的蛋白能夠與獨(dú)腳金內(nèi)酯信號通路核心蛋白D53相互作用，還能夠通過激活植物側(cè)分枝氧化還原酶基因LBO的表達(dá)增強(qiáng)獨(dú)腳金內(nèi)酯合成，進(jìn)而引起D53的泛素化降解，在一定程度上解除D53對SPL2的抑制作用。而釋放的SPL2能夠發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的功能，促進(jìn)下游分蘗形成關(guān)鍵抑制因子（如TB1）的表達(dá)（如圖）。該機(jī)制可從獨(dú)腳金內(nèi)酯合成層面幫助SPL克服D53過量積累導(dǎo)致的分蘗持續(xù)產(chǎn)生問題，從而實(shí)現(xiàn)植物生長發(fā)育過程中對營養(yǎng)分蘗數(shù)目的精準(zhǔn)控制。該研究解析了miR156-SPL與獨(dú)腳金內(nèi)酯合成通路在柳枝稷分蘗調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了miR156-SPL2-LBO介導(dǎo)的分蘗調(diào)控新機(jī)制，進(jìn)而在獨(dú)腳金內(nèi)酯合成調(diào)控層面闡述了miR156-SPL模塊精準(zhǔn)控制分蘗形成的功能，并為今后能源草和牧草理想株型的分子設(shè)計(jì)奠定了重要的理論基礎(chǔ)。

　　研究工作得到山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)，以及中科院青島能源所和大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國家實(shí)驗(yàn)室基金的支持。中科院西北高原生物研究所與四川省草原科學(xué)研究院科研人員參與研究?！　　　　　?/p>

miR156-SPL模塊通過獨(dú)腳金內(nèi)酯合成途徑調(diào)控柳枝稷分蘗的模型