首次闡釋淀粉和果聚糖合成規(guī)律培育出高果聚糖品種（2020.6.10 三湘都市報）

生殖發(fā)育影響作物產(chǎn)量品質(zhì)，與糧食安全休戚相關(guān)。近年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生殖過程中的碳分配和表觀調(diào)控機制研究項目組以碳分配和甲基轉(zhuǎn)移酶為切入點，用現(xiàn)代生物學(xué)方法技術(shù)系統(tǒng)研究作物生殖發(fā)育過程中碳分配及表觀調(diào)控機制，獲得了一系列原創(chuàng)性研究成果，研究水平居國際領(lǐng)先水平。6月10日，該項目也被授予2019年度湖南省自然科學(xué)獎一等獎。

眾所周知，植物作為自養(yǎng)生物通過光合作用合成并儲存不同的碳水化合物來生存，同時為人類和動物的生存提供條件，而作物按照什么順序和機制分配光合產(chǎn)物蔗糖并為生存而優(yōu)先選擇不同碳水化合物合成一直是科學(xué)家們關(guān)注的重大問題，該項目發(fā)現(xiàn)了由SUSIBA1/2構(gòu)成的蔗糖感應(yīng)系統(tǒng)，揭示了大麥通過該系統(tǒng)感應(yīng)蔗糖濃度來調(diào)控淀粉和果聚糖的合成順序和合成量的分子機制，首次闡釋了禾谷類植物為什么首先合成果聚糖而后再合成淀粉的科學(xué)問題，進一步以蔗糖感應(yīng)系統(tǒng)為理論依據(jù)，指導(dǎo)培育了高果聚糖品種，首次建立了高產(chǎn)及高果聚糖谷類育種模型。

“以前大家對果聚糖的認識僅存在于表面，認為通過對作物中的淀粉進行調(diào)控就可以提高產(chǎn)量和質(zhì)量，該研究證明了事實并非如此，只有當果聚糖和淀粉達到一個動態(tài)平均，才能將作物的產(chǎn)量品質(zhì)大幅度提高?！痹擁椖拷M第一完成人劉春林給自己打了個比方，“作物就好比一艘船，前行的時候需要兩支槳，淀粉是它的一支槳，而果聚糖就是它的另一支槳，只有兩支槳同時發(fā)力，船才能迅速前進?！?/p>

同時，在闡釋胚乳多糖合成順序和合成量的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)通過降低胚乳淀粉合成水平而保證可溶性糖高水平，可以促進胚發(fā)育后期子葉內(nèi)油脂積累，提高種子含油量和生物量。

此外，作物的生殖發(fā)育與表觀調(diào)控密切相關(guān)中發(fā)現(xiàn)：在調(diào)控擬南芥開花、基因組轉(zhuǎn)錄和生長發(fā)育過程中，組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SDG8對SDG26有明顯的上位作用，揭示了SDG8對SDG26的上位作用的分子基礎(chǔ)及其表觀遺傳機制。這是首次在表觀遺傳調(diào)控領(lǐng)域報道上位作用的存在。劉春林表示，該成果將促進作物表觀遺傳學(xué)發(fā)展，為提高產(chǎn)量改良品質(zhì)提供了科學(xué)理論指導(dǎo)，具有重要的理論和實踐意義。