中國農(nóng)業(yè)學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民教授課題組最近在《Cell》系列雜志、生物發(fā)育學(xué)國際頂尖期刊《Developmental Cell》在線發(fā)表研究論文《A Role for a Dioxygenase in Auxin Metabolism and Reproductive Development in Rice》(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580713005133)。該論文第一作者為趙志剛副教授和張?jiān)戚x博士，通訊作者為萬建民教授。該研究由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳和種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作完成。
水稻是典型的自花授粉作物，在開花過程中受到植物激素生長素的精確調(diào)控。然而，生長素是如何調(diào)控這個(gè)過程的相關(guān)分子機(jī)制尚無報(bào)道。
萬建民課題組在前期研究中篩選到一個(gè)突變體材料，發(fā)現(xiàn)其在營養(yǎng)生長期與野生型沒有明顯的差異，但在開花期可導(dǎo)致突變體植株單性結(jié)實(shí)。科研人員精細(xì)定位和圖位克隆了該基因，命名為DAO（Dioxygenase for Auxin Oxidation）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，通過外源激素處理和促進(jìn)內(nèi)源激素含量增加均能使野生型植株表現(xiàn)出突變體的表型，體外酶活試驗(yàn)和體內(nèi)激素含量的測定都證實(shí)DAO蛋白能夠氧化生長素IAA為OXIAA，從而維持體內(nèi)IAA的動(dòng)態(tài)平衡。該結(jié)果首次報(bào)道DAO通過調(diào)控植物激素IAA的代謝來嚴(yán)格控制水稻的生殖發(fā)育過程（見下圖）。
萬建民課題組長期從事水稻秈粳交雜種育性的基礎(chǔ)研究，2002年以來相繼發(fā)現(xiàn)4個(gè)秈粳交雌配子不育新位點(diǎn)（S29、S30、S31、S32）和6個(gè)雄配子不育新位點(diǎn)（S19、S33、S34、S37、qPS-1、pss1），在相應(yīng)不育位點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)了廣親和基因（6個(gè)）。隨后，又從分子水平上闡明了圖位克隆的花粉半不育基因pss1在禾本科作物中的進(jìn)化和作用機(jī)理（Plant Cell，2011）。DAO突變體的表型與秈粳交雜種敗育相似，該研究成果也為進(jìn)一步開展水稻秈粳雜種優(yōu)勢利用，奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)和材料基礎(chǔ)。這也是今年萬建民課題組繼在《PNAS》、《PLOS Genetics》、《New Phytologist》、《Plant Physiology》、《Molecular Plant》等刊物上發(fā)表多篇研究論文以來，又一次在國際頂尖雜志發(fā)表重要研究成果，展示了該課題組在水稻功能基因組基礎(chǔ)研究方面的實(shí)力和水平。
