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王永红研究组在水稻分蘖角度调控的分子机制解析中取得新进展

  分蘖角度是禾本科植物的分蘖与主茎之间的夹角,与作物群体产量密切相关。解析水稻分蘖角度调控的分子机制对于改良水稻株型进而提高产量具有重要的理论意义和应用价值。长期以来,研究人员主要通过遗传学手段发掘了调控水稻分蘖角度的主效QTL和调控基因。然而,分蘖角度是一个复杂的农艺性状,受到多种因素的共同调控,面对一些更具应用潜力的微效基因,单纯依靠传统的遗传学方法进行克隆非常困难。因此,寻求挖掘水稻分蘖角度调控基因的新方法成为了该领域亟待解决的重要问题。 

 

  研究表明,水稻分蘖角度的形成与重力反应密切相关。中国科学院遗传与发育生物学研究所王永红团队与李家洋团队合作,以重力反应为切入点,结合RNA-seq技术和生物信息学方法,通过研究水稻茎重力反应过程中的动态转录组变化,探索出了一条挖掘水稻分蘖角度调控基因以及调控通路的有效途径,为该领域的研究提供了新思路。在该研究中,基于水稻茎重力反应过程中的高分辨率动态转录组变化,揭示了一条水稻分蘖角度调控的核心途径(图)。其中,HEAT STRESS TRANSCRIPTIONAL FACTOR 2D HSFA2D)是一个重力反应早期响应基因,该基因通过影响LAZY1基因(Li et al., 2007)的表达调控生长素在茎基部的不对称分布,进而诱导WUSCHEL RELATED HOMEOBOX6WOX6)和WOX11在水稻茎基部呈现不对称表达。研究表明,水稻WOX6 WOX11很可能是分蘖角度调控途径中的核心转录因子。该研究不仅在重力反应、生长素和水稻分蘖角度之间建立了直接的分子联系,同时也为系统解析水稻分蘖角度的调控网络进而挖掘有利用价值的基因提供了重要信息。 

 

  该研究结果于2018618日在The Plant Cell杂志在线发表(DOI:10.1105/tpc.18.00063)。王永红研究组博士生张宁、博士后余皓和李家洋研究组副研究员余泓为该论文的共同第一作者,王永红研究员为通讯作者。基因组分析平台的陈浩峰博士、澳大利亚塔斯马尼亚大学的Steven M. Smith教授参与此项研究。该研究得到了国家自然科学基金委重大研究计划、科技部973项目、中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助。 

 

 

 图:水稻分蘖角度调控的核心途径