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西南大学水稻研究所与四川农科院水稻高粱所联合解析水稻小穗确定性调控分子机制
发布时间2020-08-01 10:29:23     作者:水稻课题组    浏览次数: 次

近日,西南大学水稻研究所与四川农科院水稻高粱所联合在著名植物学期刊《植物生理》(Plant Physiology)上发表论文,解析了多花小穗基因MFS2调控水稻小穗分生组织确定性的分子机制。西南大学水稻研究所先前曾简析水稻小穗侧生小花的形成机制,提出可以大幅度提高每穗粒数的“3花小穗育种新途径(PNAS2017the Plant Cell2020New Phytologist, 2020);而MFS2基因的研究进一步提出,通过改变水稻确定性小穗为不确定性小穗,也可以实现类似“3花小穗的另一种通过多花小穗提高水稻每穗粒数的育种途径。

在水稻中,花序有枝梗和小穗两种类型,而小穗的花序本质不为大多数人所知。实际上小穗是禾本科特有的花序结构,由一对苞片和数目不等 (1-40) 的小花组成,在不同物种中分为确定性小穗和不确定性小穗两类,在确定性小穗物种如水稻、玉米中,小穗分生组织在产生一定数目的侧翼花分生组织后,其顶端分生组织最终会转化为顶花分生组织,从而终止小穗分生组织的命运,这类小穗只能产生固定数目的小花/籽粒。相反,在不确定性小穗物种中,比如小麦、二穗短柄草等,小穗分生组织命运一直维持以产生数目不定的侧翼花分生组织,这类小穗最终产生的小花/籽粒数目是变化的,且一般都大于2 (1)。理论上,如果能够将水稻确定性小穗定向转化为不确定性小穗,将实现小穗内小花/籽粒数目的倍增。

 

已有研究表明,三个水稻AP2-like基因SNB OsIDS1MFS1参与了小穗分生组织确定性的调控,突变后发生一定比例的小穗内多小花情况。其中MFS1是该课题组鉴定并于2013年发表在Plant Physiology上。在近日发表的这篇文章中,研究人员发现MFS2编码一个MYB转录因子,具有明显的转录抑制活性,可以通过EAR基序和转录共抑制子TPRs结合,从而介导组蛋白修饰抑制下游基因,最终影响了SNBOsIDS1基因的表达,从而在小穗分生组织确定性调控中发挥作用(图2)。

西南大学水稻研究所李云峰副教授、曾晓琴博士和四川农科院水稻高粱所李耘研究员为论文共同第一作者,何光华教授为本文的通讯作者,李云峰副教授为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。

 

论文链接:DOI: https://doi.org/10.1104/pp.20.00743