近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民院士團(tuán)隊(duì)克隆了水稻株型發(fā)育新基因OsSHI1,并對其分子機(jī)制進(jìn)行了深入探究,從分子遺傳學(xué)的角度闡明了OsSHI1對水稻分蘗及穗分枝發(fā)育的關(guān)鍵作用,對改良植物株型及提高作物產(chǎn)量具有重要指導(dǎo)意義。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物細(xì)胞(The Plant Cell)》上。
禾本科作物(比如水稻、小麥、大麥以及高粱等)的產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重三個(gè)因素決定,而有效穗數(shù)和穗粒數(shù)則主要由植株分蘗數(shù)及穗分枝數(shù)所決定。因此,深入研究分蘗或分枝發(fā)育的調(diào)控機(jī)理,對通過植株形態(tài)改良進(jìn)而提高作物產(chǎn)量具有重要的指導(dǎo)意義。
科研人員篩選到了一個(gè)新的水稻株型發(fā)育突變體shi1(short internode1),其分蘗數(shù)減少、莖稈粗壯并且穗分枝數(shù)顯著增加。通過圖位克隆的方式獲得了目的基因OsSHI1,該基因編碼植物特異轉(zhuǎn)錄因子,主要在腋芽及幼穗中表達(dá)。通過酵母雙雜交篩選發(fā)現(xiàn),OsSHI1與理想株型調(diào)控因子IPA1互作。后續(xù)功能研究表明,OsSHI1能夠抑制IPA1對下游靶基因OsTB1及OsDEP1啟動(dòng)子的結(jié)合活性,影響其基因轉(zhuǎn)錄功能,進(jìn)而協(xié)同調(diào)控水稻株型的發(fā)育。
該團(tuán)隊(duì)以解決重大科學(xué)問題及生產(chǎn)實(shí)踐問題為目標(biāo),長期致力于水稻遺傳育種研究工作。此研究是該團(tuán)隊(duì)在《自然(Nature)》和《自然通訊(Nature Communications)》相繼報(bào)道D53和TE調(diào)控水稻分蘗發(fā)育后,在水稻株型研究中取得的又一重要進(jìn)展。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金-廣東省聯(lián)合基金及國家轉(zhuǎn)基因?qū)m?xiàng)等項(xiàng)目的資助。(通訊員 衛(wèi)斐)
原文鏈接:http://www.plantcell.org/content/early/2019/03/25/tpc.19.00023