衰老是生物有機(jī)體發(fā)育的必經(jīng)階段，更是生命體命運(yùn)走向的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。衰老是一個(gè)高度程序化的過程，對(duì)植物來說，通過這個(gè)過程可將衰老葉片中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解并轉(zhuǎn)運(yùn)至生長(zhǎng)旺盛的果實(shí)或種子等。因此，衰老進(jìn)程在很大程度上決定了作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。
植物過早啟動(dòng)衰老進(jìn)程會(huì)對(duì)植物正常的營(yíng)養(yǎng)利用和發(fā)育產(chǎn)生不良影響。比如很多雜交水稻品種存在葉片早衰的現(xiàn)象，嚴(yán)重阻礙產(chǎn)量潛力的進(jìn)一步發(fā)揮，且破壞其合理灌漿動(dòng)態(tài)的形成，降低稻米品質(zhì)。理論上推算，有早衰現(xiàn)象的水稻品種在正常生活周期中葉片衰老每推遲一天即可增產(chǎn)2%，生產(chǎn)實(shí)踐上也可達(dá)到1%左右。因此，揭示植物衰老的分子調(diào)控機(jī)制不僅是科技工作者致力解決的重要生物學(xué)問題，更是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要迫切解決的重大應(yīng)用課題，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
葉片衰老在很大程度上受植物發(fā)育年齡和體內(nèi)信號(hào)因子的調(diào)節(jié)。脫落酸（ABA）是植物五大激素之一，在植物衰老時(shí)，體內(nèi)ABA含量急劇升高，被認(rèn)為是一重要的衰老促進(jìn)激素。然而，水稻中ABA合成和信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因的突變體并未表現(xiàn)出延遲衰老的表型。因此，人們一直困惑ABA是如何參與調(diào)控植物的衰老進(jìn)程。
中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)成才研究組的梁成真博士通過對(duì)一早衰突變體ps1-D（prematurely senile1,“未老先衰”之意）的研究，發(fā)現(xiàn)了ABA介導(dǎo)植物衰老信號(hào)通路的重要成分OsNAP。OsNAP受到ABA的特異性誘導(dǎo)，通過直接調(diào)控葉綠素降解、營(yíng)養(yǎng)再轉(zhuǎn)運(yùn)及其它衰老相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控葉片的衰老進(jìn)程。這一發(fā)現(xiàn)首次闡明了ABA介導(dǎo)的水稻葉片衰老的分子調(diào)控機(jī)制。更為重要的是，通過降低OsNAP基因表達(dá)可顯著延緩水稻葉片衰老，延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，從而提高水稻的結(jié)實(shí)率和千粒重，最終使水稻產(chǎn)量得到顯著提高。這一研究成果不僅在理論上加深了人們對(duì)ABA這一經(jīng)典激素在介導(dǎo)植物衰老機(jī)制上的理解，也為水稻、特別是雜交稻乃至其它作物生產(chǎn)上存在的后期早衰問題的解決提供了可能途徑。
上述研究成果已于6月20日在線發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。該項(xiàng)目受到轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)及中科院先導(dǎo)項(xiàng)目的支持。
ps1-D 突變體在開花后40天的表型，以及基于此項(xiàng)研究提出來的OsNAP-介導(dǎo)的水稻葉片衰老模型
