近日，农学院葛良法教授团队在国际期刊《Plant, Cell and Environment》在线发表了题为“Phototropin Mediates the Accurate Movement of Trifoliate Leaves in Medicago truncatula”研究论文，首次从遗传学层面证实蓝光受体“向光素”调控豆科植物叶片运动的假说，揭示了蒺藜苜蓿复叶精准运动的机制。
植物叶片通常通过叶柄缓慢转动应对环境变化，而豆科植物演化出独特的运动器官——叶枕，能迅速改变小叶方向以最大化光照吸收。早在2005年，有学者提出向光素可能是调控豆科叶片蓝光运动的关键，但缺乏遗传证据。葛良法团队此次研究利用突变体“back-bent leaf（bbl）”深入剖析了该机制。
bbl突变体在红光（RL）、蓝光（BL）和白光（WL）下的叶片运动
研究发现，bbl突变体在蓝光下叶片过度展开，其叶枕近轴端细胞异常膨胀，主要由钾离子和氢离子失衡引起。进一步基因定位发现，bbl突变体的关键基因BBL在8号染色体上，其编码的MtPHOT2蛋白为拟南芥PHOT2的同源蓝光受体。表达分析表明，BBL/MtPHOT2在叶枕中高表达。叶枕表皮细胞，薄壁细胞及维管束中都检测到了其强烈的表达信号。在蓝光激发下，BBL/MtPHOT2由质膜转移至高尔基体。生理学的研究表明，BBL/MtPHOT2通过调控离子通道活性调节叶枕细胞的膨压，从而控制叶片角度。该研究在遗传上证实了蓝光对豆科植物叶片运动的调控作用，对大豆等豆科作物的光响应性状育种提供理论基础，具有广泛应用前景。
农学院葛良法为论文通讯作者，博士后焦志成为第一作者，李发强教授团队参与了研究。研究获得广东省自然科学基金、卓越中心自主研究课题、华南农业大学人才启动资金资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70025
文图/农学院
