自然界中，禾本科作物通常存在兩種分枝策略：單稈或少分蘗的強頂端優(yōu)勢，如玉米、高粱等；主莖與分蘗無顯著差別的弱頂端優(yōu)勢，如小麥、水稻等。兩種分枝類型都是影響作物產(chǎn)量的重要因素。研究表明，TCP 轉(zhuǎn)錄因子TB1（TEO?SINTE BRANCHED 1）是決定栽培玉米強頂端優(yōu)勢的重要因子。然而，決定水稻等弱頂端優(yōu)勢的因子尚不清楚。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員陳凡研究團(tuán)隊與中國水稻研究所研究員朱旭東研究組合作，發(fā)現(xiàn)OsWUS 在水稻弱頂端優(yōu)勢中發(fā)揮重要功能。OsWUS，也稱MOC3/TAB1/SRT1（MONOCULM3/TILLERS ABSENT1/STER?ILE AND REDUCED TILLERING1），是擬南芥分生組織干細(xì)胞維持關(guān)鍵基因WUS（WUSCHEL）在水稻中的同源基因，對水稻分蘗芽的形成和生長有重要作用。研究團(tuán)隊在前期分離得到一個Os?WUS功能缺失突變體dc1（decreased culm number 1），表型分析發(fā)現(xiàn)dc1表現(xiàn)出分蘗數(shù)目減少、穗部小花畸形和雌不育的表型；同時，dc1分蘗芽生長受主莖抑制，表現(xiàn)出生長素響應(yīng)和頂端優(yōu)勢增強的表型；分蘗期去除dc1 主莖頂端或敲除生長素作用相關(guān)基因ASP1（ABERRANT SPIKELET AND PANICLE1）能夠解除主莖對分蘗芽的抑制，從而促進(jìn)分蘗芽的生長；通過對野生型和dc1 去頂前后轉(zhuǎn)錄組比較分析發(fā)現(xiàn)，去頂對dc1 突變體轉(zhuǎn)錄調(diào)控的影響顯著高于野生型；轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)預(yù)測發(fā)現(xiàn)，去頂會顯著影響dc1 突變體中分生組織關(guān)鍵因子OSH1（ORYZA SATIVA HOMEO?BOX1）下游靶轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，暗示OsWUS 與OSH1轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)存在未知的分子連接。該研究揭示OsWUS 通過影響頂端優(yōu)勢促進(jìn)分蘗芽生長的分子機制，提高人們對水稻分蘗發(fā)育機理的認(rèn)識。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表在The Plant Journal上（DOI:10.1111/tpj.15026），遺傳發(fā)育所副研究員方曉華為論文通訊作者，遺傳發(fā)育所已畢業(yè)博士夏天雨和中國水稻研究所研究員陳紅旗為論文共同第一作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家自然科學(xué)基金委項目的資助。