華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)、王磊等在水稻株型及分枝調(diào)控研究方面取得新進(jìn)展。他們通過(guò)分析水稻3個(gè)microRNA及其靶基因在水稻株型發(fā)育中的作用及其分子機(jī)制，揭示了一個(gè)新的控制水稻株型建成的調(diào)控途徑。相關(guān)成果日前發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。
水稻的產(chǎn)量由單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重共同構(gòu)成，彼此之間相互影響、相互制約。株型是產(chǎn)量的重要決定因子，以“理想株型”為育種目標(biāo)的遺傳改良極大地提高了水稻的產(chǎn)量，但是關(guān)于水稻株型建成的分子調(diào)控機(jī)制目前尚不清楚。
研究人員利用反向遺傳學(xué)、基因組學(xué)和分子生物學(xué)等多種手段，揭示了microRNA156、microRNA529和microRNA172及它們的靶基因SPL和AP2在水稻株型建成中的調(diào)控關(guān)系。結(jié)果顯示，microRNA156和microRNA529通過(guò)調(diào)節(jié)SPL基因決定水稻的分蘗和穗發(fā)育過(guò)程，而SPL基因的表達(dá)量對(duì)決定水稻的株型具有重要作用，過(guò)高或過(guò)低的SPL基因表達(dá)都會(huì)導(dǎo)致穗部分枝的嚴(yán)重下降，這表明調(diào)節(jié)SPL基因到合適的表達(dá)水平與水稻高產(chǎn)有關(guān)。
進(jìn)一步研究顯示，SPL基因可以調(diào)控大量轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，其中SPL14通過(guò)直接調(diào)控microRNA172和MADS34-RCN1的途徑來(lái)決定穗型發(fā)育。該研究闡明了水稻株型發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制，對(duì)水稻的遺傳改良具有指導(dǎo)意義。
