10月9日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了水稻細(xì)胞分裂素受體調(diào)控水稻穗型的分子機(jī)制，提出了細(xì)胞分裂素受體介導(dǎo)的正反饋調(diào)控模型，為水稻穗型改良提供了新的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物細(xì)胞（The Plant Cell）》上。
細(xì)胞分裂素是調(diào)控植物生長發(fā)育的重要激素之一，對水稻穗型改良和產(chǎn)量提高具有重要作用。當(dāng)前，相關(guān)研究主要集中在細(xì)胞分裂素的穩(wěn)態(tài)方面，已鑒定到的眾多水稻穗發(fā)育相關(guān)基因主要通過調(diào)控細(xì)胞分裂素合成和代謝基因來調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂素的含量，進(jìn)而影響穗型結(jié)構(gòu)。然而，關(guān)于細(xì)胞分裂素信號的研究則較少，在水稻中細(xì)胞分裂素信號究竟如何影響水稻穗發(fā)育，其下游有哪些基因仍不清楚。
該研究從淮稻5號的輻射突變體庫中篩選到一個(gè)短穗突變體，該突變體穗子變短，一級枝梗數(shù)、二級枝梗數(shù)和穗粒數(shù)均降低。與野生型相比，該突變體的頂端分生組織變小，進(jìn)入生殖生長期后，枝梗原基數(shù)也減少。研究發(fā)現(xiàn)，控制該性狀的候選基因編碼細(xì)胞分裂素受體OHK4，在突變體中，OHK4發(fā)生了兩個(gè)氨基酸的缺失，使其不能二聚化，導(dǎo)致其對細(xì)胞分裂素的結(jié)合能力降低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子OsRR21在突變中對細(xì)胞分裂素的磷酸化響應(yīng)減弱，并且已報(bào)道的穗型調(diào)控基因IPA1能夠被OsRR21轉(zhuǎn)錄激活調(diào)控。另外還發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子IPA1能夠激活OHK4的表達(dá)。以上研究表明，OHK4-OsRR21-IPA1在水稻穗發(fā)育中形成一個(gè)正反饋調(diào)控環(huán)，這一結(jié)果闡明了細(xì)胞分裂素信號調(diào)控水稻穗型的重要機(jī)制，為水稻穗型改良提供了新的理論基礎(chǔ)和基因資源。
作科所博士后淳雁、副研究員房靜靜、俄羅斯科學(xué)院葉卡捷琳娜·薩維利耶娃博士和謝爾蓋·洛博士為該論文的共同第一作者。作科所李學(xué)勇研究員和俄羅斯科學(xué)院喬治·羅曼洛夫教授為共同通訊作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省農(nóng)業(yè)良種工程、中國博士后科學(xué)基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
