近日，中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所朱新广研究组在《植物生理学》在线发表了关于水稻生物产量与叶片光合参数之间的关系的论文，题为《Leaf photosynthetic parameters related to biomass accumulation in a global rice diversity survey》。
该项研究成果利用215份水稻自然群体，通过特征选择策略和基因组遗传力评估，证明了水稻低光的光合利用效率具有高度遗传特性，并与水稻生物量密切相关。
改善冠层光合效率是提高作物产量的重要途径。冠层光合效率由三方面决定，包括叶面积指数、冠层形态结构和叶片光合特征。传统作物育种通过改变冠层株型，例如培育半矮秆水稻品种、直立株型和提高叶面积指数等手段来提高冠层光合效率；然而对光合效率本身的改良较少。
该研究利用基因组遗传力结合2.3M全基因组覆盖的SNP变异信息，证明低光光合效率具有高度遗传性；进一步为量化低光光合效率与生物量的关系，该研究结合线性回归模型和逐步特征选择方法，发现低光光合效率在不同地点和组合的数据集中均表现出与生物量有高度相关性。同时，在11个当代商业化水稻品种中，低光光合效率表现出很大变异，说明在人工驯化过程中，低光光合效率未受到强烈选择。
该项研究首次揭示了叶片低光光合效率与生物产量的关系，为未来提高水稻产量提供了全新改造靶标。
该文章第一作者为曲明南；项目得到中科院、科技部、盖茨基金会、上海市自然基金委等经费支持。