近日，湖南农业大学资源学院张振华教授团队在国际权威学术期刊New Phytologist在线发表了题为“Knockout of the sugar transporter OsSTP15 enhances grain yield by improving tiller number due to increased sugar content in the shoot base of rice (Oryza sativa L.)”的研究论文。该研究揭示了单糖转运蛋白OsSTP15的转运功能，并阐明了OsSTP15敲除提高茎基部糖含量主要通过细胞分裂素信号途径促进水稻分蘖的分子机制。

    碳元素是作物需求量最大的营养元素，碳水化合物的源库高效转运分配是决定水稻产量的关键,该过程强烈依赖糖转运蛋白。水稻中单糖转运蛋白MST家族庞大但功能研究尚缺乏。因此挖掘调控水稻产量的单糖转运蛋白，揭示其作用机制不仅能够丰富我们对该家族基因功能的认识，也为水稻高产育种提供重要理论基础。

    本研究前期通过分蘖关键基因共表达分析，鉴定到一个MST家族基因OsSTP15。研究发现OsSTP15在水稻幼苗的地上部分维管组织及茎基部幼嫩分生组织中特异性表达，定位于水稻原生质体细胞膜。敲除OsSTP15可提高水稻分蘖数及产量20%以上（图1）。

图1. OsSTP15亚细胞定位及stp15突变体表型

    酵母、爪蟾卵细胞、水稻原生质体及烟草叶片瞬时表达等实验验证转运功能发现，OsSTP15是高亲和的葡萄糖外排转运蛋白。OsSTP15敲除抑制葡萄糖外排，促进源叶中蔗糖和T6P的合成，同时促进光合产物由源叶向茎基部的转运，导致茎基部葡萄糖、蔗糖、6-磷酸海藻糖含量提高，进而通过增强CK合成及CK信号途径促进水稻分蘖、提高产量（图2）。研究结果为水稻高效利用碳水化合物等养分资源提供了理论参考。

图2.OsSTP15敲除促进水稻分蘖的作用机制模式图

    湖南农业大学的博士后李明娟和在读博士李虹烨为该论文的共同第一作者，张振华教授为本文的通讯作者。本研究由湖南省自然科学基金、湖南省科技创新计划、湖南省重点研发项目、国家现代农业产业技术体系、国家重点研发项目的资助完成。

论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/share/author/3NBG9RYTXHRJYVSTTWGH?target=10.1111/nph.19411