近日，华南农业大学生命科学学院研究员彭新湘、副研究张智胜员团队成功构建出含α-淀粉酶、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖转运蛋白基因的“畅流分子模块”RSS。该模块有效打通了高光效水稻的“物流瓶颈”，大幅提升了其结实率与产量，为作物高产育种开辟了新路径。相关研究成果发表于《遗传学报》（Journal of Genetics and Genomics）。
粮食安全始终是全球高度关注的焦点问题，而提高水稻单产则是保障粮食稳定供给的关键所在。长期以来，提升光合作用效率被视为挖掘作物增产潜力的重要方向之一。光呼吸作为与光合作用紧密偶联且耗能的生理过程，在光照条件下会大量吸收氧气并释放二氧化碳，这会导致C3作物损失30%-50%的光合产物。
近年来，众多研究表明，运用合成生物学策略优化光呼吸代谢，在作物高光效育种领域蕴含着巨大潜力。研究团队前期成功创制了高光效光呼吸支路水稻，尽管该水稻的光合能力得到显著提高，但却出现了“源-库”关系不协调的问题。这一问题引发了糖代谢紊乱，导致花粉育性下降，最终造成结实率降低。
为攻克这一难题，研究团队精心设计了具有协同作用的RSS分子模块：其中，R（OsRAmy2A，即α-淀粉酶）负责降解茎叶中储存的淀粉，为后续反应提供原料；S（OsSPS8，蔗糖磷酸合成酶）能够将原料高效合成为便于转运的蔗糖；另一个S（OsSUT1，蔗糖转运蛋白）则承担着将蔗糖装载并长距离运输至发育中籽粒的重任。通过引入RSS模块，有效促进了光合产物从“源”（叶、茎）向“库”（穗）的顺畅转运。随后，研究团队将该模块分别转入野生型水稻和高光效GCGT水稻开展田间试验。
试验结果显示：在GCGT背景下，携带RSS模块的水稻结实率相较于GCGT提高了9.4%-14.1%，单株产量提升了6.8%-10.0%，成功挽回了因光合产物转运不畅而导致的产量损失；在野生型（ZH11）背景下，携带RSS模块的水稻产量提高了19.6%-26.2%，同时收获指数也显著提升。
该研究不仅成功提出并解决了高光效水稻存在的“转运障碍”问题，而且RSS模块作为一种“畅流”遗传工具，不仅可用于对现有高光效作物种质进行改良，更为未来培育“源强流畅”的高产高效作物品种提供了新的思路与方法。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jgg.2026.03.005
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