10月9日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所作物功能基因組研究創(chuàng)新團隊發(fā)現(xiàn)了水稻細胞分裂素受體調控水稻穗型的分子機制，提出了細胞分裂素受體介導的正反饋調控模型，為水稻穗型改良提供了新的理論基礎。相關研究成果發(fā)表在《植物細胞（The Plant Cell）》上。

 

　　細胞分裂素是調控植物生長發(fā)育的重要激素之一，對水稻穗型改良和產量提高具有重要作用。當前，相關研究主要集中在細胞分裂素的穩(wěn)態(tài)方面，已鑒定到的眾多水稻穗發(fā)育相關基因主要通過調控細胞分裂素合成和代謝基因來調節(jié)細胞分裂素的含量，進而影響穗型結構。然而，關于細胞分裂素信號的研究則較少，在水稻中細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胞分裂素受體OHK4，在突變體中，OHK4發(fā)生了兩個氨基酸的缺失，使其不能二聚化，導致其對細胞分裂素的結合能力降低。進一步研究發(fā)現(xiàn)，轉錄因子OsRR21在突變中對細胞分裂素的磷酸化響應減弱，并且已報道的穗型調控基因IPA1能夠被OsRR21轉錄激活調控。另外還發(fā)現(xiàn)，轉錄因子IPA1能夠激活OHK4的表達。以上研究表明，OHK4-OsRR21-IPA1在水稻穗發(fā)育中形成一個正反饋調控環(huán)，這一結果闡明了細胞分裂素信號調控水稻穗型的重要機制，為水稻穗型改良提供了新的理論基礎和基因資源。

 

　　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。作科所李學勇研究員和俄羅斯科學院喬治·羅曼洛夫教授為共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、山東省農業(yè)良種工程、中國博士后科學基金和中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　文章鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad257/7301234