國內發現赤霉素參與水稻穗型調控新機制

國內發現赤霉素參與水稻穗型調控新機制

近日，PLOSGenetics雜志發表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態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控機制中可能存在的赤霉素與細胞分裂素的動態再平衡過程。

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

林鴻宣研究組與中國農科院作物所/深圳農業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%的總穗粒數增加和約28%的實粒數增加。穗粒數的增加主要歸因于次級枝梗數目的增加，并最終導致了N IL-GNP1TQ在多地小區試驗中稻谷產量增幅5.7%-9.6%，表明GNP1在作物高產育種中有應用價值。遺傳分析驗證了該基因作為一個赤霉素合成相關基因，GA20ox1對水稻穗粒數表型有貢獻。對該基因的功能分析表明在水稻穗部性狀發育調控過程中赤霉素也發揮著重要的作用；進一步的分析揭示了KNOX家族轉錄因子介導的赤霉素和細胞分裂素參與水稻穗部性狀發育調控信號間的再平衡機制。該研究為穗部性狀發育的復雜調控機理研究提供了新思路，也為高產育種提供了新策略。

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：中國科學院網站）