近日，《植物細(xì)胞》在線發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的合作成果。該研究克隆了水稻株型發(fā)育新基因OsSHI1，并對(duì)其分子機(jī)制進(jìn)行深入探究。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后段二超和王益華教授為共同第一作者，中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民為通訊作者。
水稻、小麥、大麥以及高粱等禾本科作物的產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重三因素決定，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(duì)植物株型改良、提高作物產(chǎn)量具有重要意義。
研究人員鑒定了一個(gè)新的水稻株型發(fā)育突變體SHI1，其分蘗數(shù)減少、莖稈粗壯并且穗分枝數(shù)顯著增加。圖位克隆結(jié)果表明，目的基因OsSHI1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(guò)酵母雙雜交篩庫(kù)鑒定出一個(gè)重要的互作蛋白IPA1，即理想株型調(diào)控因子OsSPL14。IPA1對(duì)水稻株型發(fā)育的調(diào)控主要通過(guò)調(diào)控下游關(guān)鍵基因OsTB1及OsDEP1來(lái)實(shí)現(xiàn)。有趣的是，在這兩個(gè)基因的啟動(dòng)子中均發(fā)現(xiàn)OsSHI1識(shí)別基序的存在，且OsSHI1可直接結(jié)合OsTB1及OsDEP1的啟動(dòng)子。
在突變體SHI1中，OsTB1及OsDEP1的表達(dá)水平顯著上調(diào)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，OsSHI1可降低IPA1對(duì)OsTB1及OsDEP1啟動(dòng)子的結(jié)合能力并抑制其對(duì)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄激活活性，進(jìn)而協(xié)同調(diào)控水稻株型的發(fā)育。
該研究成果從分子遺傳學(xué)的角度闡明轉(zhuǎn)錄因子OsSHI1在水稻分蘗及穗分枝形成過(guò)程中的關(guān)鍵作用，對(duì)進(jìn)一步通過(guò)植物株型改良進(jìn)而提高作物產(chǎn)量具有重要指導(dǎo)意義。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1105/tpc.19.00023
