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少分蘖 多产出 万建民院士团队在水稻株型研究中取得重要进展

    近日,国际著名植物学期刊《The Plant Cell》在线发表了南京农业大学水稻遗传育种团队完成的题为“OsSHI1 Regulates Plant Architecture Through Modulating theTranscripti-onal Activity of IPA1 inRice”的研究成果(http://www.plantcell.org/content/early/2019/03/25/tpc.19.00023)。

    禾本科作物(比如水稻、小麦、大麦以及高粱等)的产量主要由有效穗数、穗粒数及千粒重等三因素决定,而有效穗数和穗粒数则主要由植株分蘖数及穗分枝数所决定。因此深入研究分蘖或分枝发育的调控机理,对植物株型改良、提高作物产量具有重要意义。

    万建民院士课题组研究人员鉴定了一个新的水稻株型发育突变体shi1shortinternode1),其分蘖数减少、茎秆粗壮并且穗分枝数显著增加。图位克隆结果表明,目的基因OsSHI1编码植物特异转录因子,主要在腋芽及幼穗中表达。

    研究人员通过酵母双杂交筛库鉴定出了一个重要的互作蛋白,IPA1(即理想株型调控因子OsSPL14)。IPA1对水稻株型发育的调控主要是通过调控下游关键基因OsTB1及OsDEP1来实现。有趣的是,在这两个基因的启动子中均发现OsSHI1识别基序的存在,并且OsSHI1可直接结合OsTB1及OsDEP1的启动子。在突变体shi1中,OsTB1及OsDEP1的表达水平显著上调。进一步研究发现,OsSHI1可降低IPA1对OsTB1及OsDEP1启动子的结合能力并抑制其对下游靶基因的转录激活活性,进而协同调控水稻株型的发育。


OsSHI1调控水稻株型发育的分子机制

    该研究成果是万建民院士课题组在《Nature》和《Nature Communications》相继报道D53TE调控水稻分蘖发育后,在水稻株型研究方面取得的又一重要进展,从分子遗传学的角度阐明了转录因子OsSHI1在水稻分蘖及穗分枝形成过程中的关键作用,对进一步通过植物株型改良进而提高作物产量具有重要指导意义。

    该研究是与中国农业科学院作物科学研究所全面合作完成,并得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金-广东省联合基金及国家转基因专项等项目的资助。

                 (来源:《农业科技前沿与政策咨询快报》)
                                  



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