國內(nèi)發(fā)現(xiàn)赤霉素參與水稻穗型調(diào)控新機制

近日，PLOSGenetics雜志發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所林鴻宣研究組題為The QTL GNP1 Encodes GA20ox1,W hich Increases G rain Number and Yield by Increasing Cytokinin Activity in R ice Panicle M eristem s的研究論文。該工作從新的視角揭示了水稻穗型調(diào)控機制中可能存在的赤霉素與細(xì)胞分裂素的動態(tài)再平衡過程。

作為一種重要的復(fù)雜農(nóng)藝性狀，水稻穗型一直以來是提高水稻產(chǎn)量的主要育種改良目標(biāo)，其中以每穗粒數(shù)尤為重要。水稻穗粒數(shù)的發(fā)育則受到穗原基活性的調(diào)控。細(xì)胞分裂素和KNOX家族轉(zhuǎn)錄因子被報道在水稻穗原基活性的調(diào)控中起到至關(guān)重要的作用。然而，作為另一種重要的植物激素赤霉素在這一調(diào)控過程中所扮演的角色及可能存在的調(diào)控機制卻少有報道。

林鴻宣研究組與中國農(nóng)科院作物所/深圳農(nóng)業(yè)基因組所徐建龍研究組開展合作，克隆到了一個控制水稻穗粒數(shù)性狀的QTL,GNP1。相較于近等基因系N IL-GNP1LT，N IL-GNP1TQ具有約56%的總穗粒數(shù)增加和約28%的實粒數(shù)增加。穗粒數(shù)的增加主要歸因于次級枝梗數(shù)目的增加，并最終導(dǎo)致了N IL-GNP1TQ在多地小區(qū)試驗中稻谷產(chǎn)量增幅5.7%-9.6%，表明GNP1在作物高產(chǎn)育種中有應(yīng)用價值。遺傳分析驗證了該基因作為一個赤霉素合成相關(guān)基因，GA20ox1對水稻穗粒數(shù)表型有貢獻。對該基因的功能分析表明在水稻穗部性狀發(fā)育調(diào)控過程中赤霉素也發(fā)揮著重要的作用；進一步的分析揭示了KNOX家族轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的赤霉素和細(xì)胞分裂素參與水稻穗部性狀發(fā)育調(diào)控信號間的再平衡機制。該研究為穗部性狀發(fā)育的復(fù)雜調(diào)控機理研究提供了新思路，也為高產(chǎn)育種提供了新策略。

該工作由吳淵和王韻等共同完成，并得到科技部、國家自然基金委、中科院等的資助。

（來源：中國科學(xué)院網(wǎng)站）