在多个物种中，着丝粒的常染色质区域均存在活性基因。然而迄今为止，针对植物着丝粒区域内活性基因功能的研究仍十分有限。该课题组前期工作在水稻8号染色体着丝粒区鉴定了数个潜在活性基因，OsDCL（LOC_Os08g21700）是其中之一，其编码一个叶绿体前体蛋白(Xueet al.,Plant J, 2022)。

2025年10月29日，我院龚志云教授课题组在《Plant Physiology》上发表研究论文，系统阐释了位于水稻第8号染色体着丝粒区域的基因OsDCL，在植物生长发育和产量形成中不可或缺的功能。该研究为理解着丝粒区域活性基因的生物学意义提供了直接证据。

研究发现，OsDCL为组成型表达，并在叶、鞘和节中表达最高，OsDCL蛋白定位于叶绿体。随后，研究人员利用CRISPR/Cas9技术创制了OsDCL的敲除突变体。表型分析表明，突变体在整个生育期均表现出叶片黄化现象。与野生型相比，突变体在不同发育阶段的叶绿素含量均显著降低。透射电镜观察发现，突变体的叶绿体发育异常，类囊体膜结构紊乱，基粒堆叠异常。Western-blot分析进一步显示，多个关键光合作用蛋白的积累量在突变体中大幅减少。这些缺陷导致突变体的净光合速率显著低于野生型。最终，突变体表现出严重的生长抑制，包括分蘖数减少、株高降低、穗型变小、每穗粒数减少，从而导致单株产量大幅下降。

反之，在粳稻品种“盐稻8号”中过量表达OsDCL，则观察到相反的表型。过表达株系的叶绿素含量提升约10-13%，净光合速率增强，叶绿体结构更为规则。在田间农艺性状上，过表达株系的分蘖数、株高、每穗粒数均有增加，尽管千粒重因粒厚减小而略有下降，但单株产量实现了10.6%至13.5%的提升，小区产量也增加了8.8%至12.6%。

该研究证实了着丝粒基因OsDCL通过调控叶绿体发育与光合作用效能，直接影响水稻的生长与最终产量。这一发现提示着丝粒内存在的活性基因具有重要的生物学功能，为作物产量遗传改良提供了新的潜在靶点。

我院博士研究生李相伯、已毕业博士生薛超为论文共同第一作者，龚志云教授和周勇教授为共同通讯作者。该研究获国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、江苏省自然科学基金、国家自然科学基金、江苏省研究生科研与实践创新计划项目及江苏高校优势学科建设工程等项目资助。