科技日報北京12月12日電 (記者瞿劍)北京時間今天凌晨2時,國際頂級學術期刊《自然》以研究論文形式,在線發(fā)表了我國科學家一項有關水稻分枝(蘗)形成機制研究的突破性進展——中國農(nóng)科院作科所萬建民課題組與南京農(nóng)大作物遺傳和種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室合作,首次在遺傳和生化層面上證實了一種被稱為“D53”的蛋白參與調(diào)控水稻分蘗的機理,為水稻亞種間雜交優(yōu)勢利用提供了有用材料。
水稻包括秈、粳兩個亞種。此前的雜交稻由于均屬亞種內(nèi)雜交(即秈秈雜交、粳粳雜交),單產(chǎn)提高已逼近極限;更大的增產(chǎn)空間,公認需由亞種間雜交(即秈粳雜交)獲得。但秈粳雜交種普遍植株偏高、易倒伏,育性差、結實率低,培育分蘗少、莖稈粗壯、穗大的理想株型難(其中分蘗是產(chǎn)量形成的基礎)。為此,該課題組從水稻分蘗、部分顯性矮稈、理想株型等角度開展了探索性研究。
研究人員利用一個部分顯性水稻矮化多分蘗突變體(dwarf 53,即d53,由日本九州大學惠贈)進行測定,表明d53是一個獨腳金內(nèi)酯不敏感突變體。通過精細定位和圖位克隆,獲得了位于水稻第11號染色體短臂末端的D53基因。該基因編碼一個新的在結構上與I類Clp ATPase類似的核蛋白。功能分析發(fā)現(xiàn),在獨腳金內(nèi)酯存在的條件下,D53蛋白可與兩個已知的獨腳金內(nèi)酯信號分子D14、D3互作,形成D53-D14-SCFD3蛋白復合體,D53蛋白被泛素化,進而特異地被蛋白酶體系統(tǒng)降解,誘導下游目標基因的表達以及獨腳金內(nèi)酯信號的響應。它揭示的水稻分蘗機理,為實現(xiàn)水稻理想株型奠定了基礎;它尋找發(fā)掘顯性矮稈基因的努力,使水稻亞種間雜交優(yōu)勢利用成為可能。
中科院遺傳所李家洋院士課題組,利用其發(fā)現(xiàn)的水稻矮化多分蘗突變體e9也獨立完成相關實驗并得到了與本研究相似的結論。相關論文發(fā)表在同期《自然》上。