林文慧研究團隊發(fā)現(xiàn)水稻株型調(diào)控新基因
? ? ? ?近日， Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院林文慧研究員課題組在水稻株型調(diào)控基因方面的最新研究成果“OsGATA7 Modulates Brassinosteroids-mediated Growth Regulation and Influences Architecture and Grain Shape”。
? ? ? ?水稻是最重要的糧食作物之一，水稻株型包括株高、葉夾角、分蘗數(shù)等是影響水稻種植和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。植物激素油菜素甾醇（BR）在調(diào)控株型和產(chǎn)量中起到重要作用，但由于BR是多功能的植物激素，影響植物生長發(fā)育的各個方面，而且BR信號組分在轉(zhuǎn)錄水平上很難被調(diào)控，過量BR信號易引發(fā)反饋抑制等，不便直接將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。水稻BR缺失或不敏感突變體如 d11，d2，d61等株型矮小緊湊，適宜密植，但生殖發(fā)育受到不利影響，產(chǎn)量顯著下降。反之，增強BR信號使植株能更好的利用營養(yǎng)并提高碳水化合物從源到庫的運輸效率，進而促進植物生長發(fā)育、增加產(chǎn)量，隨之也會導(dǎo)致株高增加、葉夾角增大，產(chǎn)生易倒伏和種植密度減小的副作用。為了既能利用BR信號促進植物生長發(fā)育，又能降低其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的副作用，林文慧研究團隊致力于尋找能夠參與BR信號調(diào)控植物生長發(fā)育的部分過程的新調(diào)控因子。
? ? ? ?本研究鑒定了一個新的水稻GATA類轉(zhuǎn)錄因子OsGATA7，該基因受BR調(diào)控，同時其表達和功能改變又能影響植株的BR信號和BR響應(yīng)。該基因低表達和基因組編輯（CRISPR-CAS）的水稻植株矮桿、葉片直立，穗粒數(shù)與千粒重略有下降，與BR缺失或不敏感的弱突變體相似，但是粒形狹長。在擬南芥BR不敏感弱突變體bri1-5中過量表達該基因能夠回復(fù)突變體的部分表型，說明該基因參與了BR信號對植物生長發(fā)育的調(diào)控中的部分過程。實驗結(jié)果還顯示，雖然適當(dāng)降低該基因的功能使水稻單株產(chǎn)量略有下降，但是種植密度的提高有望增加單位面積的總產(chǎn)量。
? ? ? ?此論文是林文慧研究團隊“激素（特別是油菜素甾醇）調(diào)控植物種子數(shù)量和產(chǎn)量”的系列論文之一（http://www.seedlin.sjtu.edu.cn），張燕潔博士為論文第一作者，林文慧研究員為通訊作者。中國科學(xué)院植物研究所張禹碩士等、中國科學(xué)院植物生理生態(tài)研究所薛紅衛(wèi)研究員等；以及美國加州大學(xué)伯克利分校欒升教授參與了本論文的研究工作。此項工作得到了國家科技部、農(nóng)業(yè)部、以及自然科學(xué)基金委的資助。
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文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12887/full
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