作科所发现赤霉素参与水稻穗型调控新机制
2016年10月20日，PLOS Genetics杂志发表了中国农科院作物科学研究所徐建龙研究员与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所林鸿宣研究员为共同通讯作者的题目为“The QTL GNP1 Encodes GA20ox1, Which Increases Grain Number and Yield by Increasing Cytokinin Activity in Rice Panicle Meristems”的文章。该工作从新的角度揭示了赤霉素和细胞分裂素参与的水稻穗型调控新机制，发现赤霉素在水稻穗型性状发育调控过程中也发挥着重要的作用。
作为一种重要的复杂农艺性状，水稻穗型一直以来是提高水稻产量的主要育种改良目标，其中每穗粒数尤为重要。水稻穗粒数的发育则受到穗原基活性的调控。细胞分裂素和KNOX家族转录因子被报道在水稻穗原基活性的调控中起到至关重要的作用。然而，作为另一种重要的植物激素赤霉素在这一调控过程中所扮演的角色及可能存在的调控机制却少有报道。
研究人员克隆到了一个控制水稻穗粒数性状的数量性状基因（QTL）GNP1。携带该QTL的株系同没有该QTL的相比，能够显著增加总穗粒数（56%）和实粒数（28%），使水稻产量增加5.7%～9.6%，表明GNP1在作物高产育种中有应用价值。研究人员通过遗传分析实验发现，GNP1中含有一个赤霉素合成相关基因GA20ox1，这个基因对水稻穗粒数表型有贡献。对GA20ox1的功能分析表明在水稻穗部性状发育调控过程中赤霉素也发挥着重要的作用，进一步的分析揭示了KNOX家族转录因子介导的赤霉素和细胞分裂素参与水稻穗部性状发育调控信号间的再平衡机制。该研究为穗部性状发育的复杂调控机理研究提供了新思路，也为高产育种提供了新策略。
该工作由博士生王韵和吴渊等共同完成，并得到国家科技部、国家自然基金委、中国科学院、深圳市等的项目资助。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1006386
