禾谷類作物的胚乳是人類糧食和動物飼料的主要來源，也為工業(yè)產(chǎn)品提供大量原材料。禾谷類作物胚乳發(fā)育和營養(yǎng)物質(zhì)累積與糧食的產(chǎn)量和品質(zhì)直接相關(guān)，其分子機制研究是國際植物發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域中的重要課題，對于保障國家糧食安全和人民身體健康具有重要意義。

 

　　中國科學(xué)院植物研究所劉春明研究組致力于水稻胚乳發(fā)育和營養(yǎng)物質(zhì)累積的調(diào)控研究。研究組探究了水稻穎果和胚乳發(fā)育過程中每一細胞類型的形態(tài)、細胞分化和細胞程序化死亡時間節(jié)點；從分子遺傳學(xué)水平解析了灌漿過程的調(diào)控機制；揭示了胚乳細胞通過能量穩(wěn)態(tài)和DNA去甲基化調(diào)控糊粉層厚度的機理；利用遺傳誘變與篩選獲得糊粉層增厚的高營養(yǎng)水稻種質(zhì)資源，并通過與香型紫米品種雜交創(chuàng)制了高營養(yǎng)中紫系列紫米新品種。近日，研究組就禾谷類作物胚乳發(fā)育和營養(yǎng)物質(zhì)累積等研究撰寫綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了過去30余年禾谷類作物胚乳發(fā)育和貯藏物質(zhì)積累的分子調(diào)控研究，闡析了糊粉層和淀粉胚乳分化、灌漿過程中糖運輸和卸載的可能機制，提出了以細胞質(zhì)膜完整性喪失、胞間糖自由流動為基礎(chǔ)的“自由貿(mào)易”淀粉合成工廠模型，并對該領(lǐng)域面對的重要科學(xué)問題和未來發(fā)展方向提出了見解。

 

　　相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Annual Review of Plant Biology上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家自然科學(xué)基金的支持。