云南农业大学博士生第一作者在一区Top期刊发表论文,首次揭示甘蔗叶片脱落全新路径

近日，云南农业大学农学与生物技术学院云南省作物生产与智慧农业重点实验室李富生教授团队，携手云南省农业科学院甘蔗研究所热带生物作物育种全国重点实验室刘新龙研究员团队，在农林科学领域国际权威期刊《Industrial Crops & Products》（中科院一区，影响因子6.2）在线发表了一项重要研究成果。该研究题为“The miR172y-AP2-1 module promotes sugarcane defoliation by regulating aerenchyma formation through ethylene and ROS signaling”，首次系统揭示了甘蔗叶片自然脱落的分子调控机制。

甘蔗作为全球重要的糖料和能源作物，在我国主要分布于南方丘陵山地，受限于地形条件，难以实现大规模机械化收割。在人工收获过程中，难脱叶品种往往需要大量劳动力进行剥叶作业，显著推高了生产成本。因此，培育易脱叶甘蔗品种成为降低收获成本、提升产业效益的关键突破口。然而，长期以来，甘蔗叶片脱落的内在调控机制尚不明确。

针对这一难题，研究团队综合运用多组学分析、分子生物学及生理学等多种技术手段，对易脱叶与不易脱叶甘蔗在脱叶过程中的差异进行了系统比较。研究发现，与经典植物依赖离区结构实现器官脱落不同，甘蔗叶片的脱落与其叶鞘与茎节连接处通气组织的发育密切相关。随着叶鞘逐渐成熟，该区域的薄壁细胞发生破裂，细胞间隙不断扩展，形成发达的通气组织，从而显著削弱了组织的机械强度，最终在重力作用下实现叶片的被动脱落。

在此基础上，团队进一步构建了调控这一过程的关键分子网络，并鉴定出一个核心调控模块miR172y-AP2-1。该模块表现出明确的时空表达特异性：miR172y通过直接靶向并抑制转录因子AP2-1的mRNA，调控通气组织的形成。在转基因水稻中过表达AP2-1后，叶鞘通气组织显著增强，叶片更易人工剥离；这一表型也在甘蔗中成功重现，验证了该模块在调控脱叶性状中的关键作用。

这项研究不仅首次系统解析了甘蔗叶片自然脱落的分子机制，丰富了人们对禾本科植物器官分离多样性的理解，也为未来通过分子育种手段定向改良甘蔗脱叶性状提供了坚实的理论基础和全新的基因靶点。

本论文由云南农业大学李富生教授担任通讯作者，其在读博士生罗正英为第一作者；云南省农业科学院刘新龙研究员与胡鑫助理研究员为共同通讯作者，刘家勇研究员、赵丽萍副研究员及唐思琪研究实习员也参与了该项研究工作。