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在水稻植株中,分蘖角度是指其初级分蘖茎与主茎之间的夹角,是重要的农业性状,决定水稻的株型,对单位面积的水稻产量具有重要的影响。之前的研究发现,水稻分蘖角度与植物的重力反应密切相关。植物的向地性涉及到重力的感应和信号传导等过程,由于生长素分布不平衡,造成不同部位生长差异。在水稻中,李家洋院士团队鉴定到了首个控制分蘖角的基因LA1 (Cell Res, Li et al., 2007)。LA1(LAZY-1) 基因突变后使水稻植株生长素运输加强,改变了生长素在水稻体内的分布,造成重力反应减弱,从而使分蘖角度变大。随后的研究发现,在拟南芥和玉米中LA1有着保守的功能。在拟南芥中鉴定到与茎向地性相关的基因还有SRG(SHOOT GRAVITROPISM)和PGM(PHOSPHOGLUCOMUTASE)。然而,目前为止,地上部的向地性和分蘖角度之间的功能联系仍需进一步研究。
2018年6月18日,中科院遗传与发育生物学研究所王永红研究员课题组在The Plant Cell在线发表了题为“A Core Regulatory Pathway Controlling Rice Tiller Angle Mediated by the LAZY1-dependent Asymmetric Distribution of Auxin”的研究论文,揭示了控制水稻分蘖角度的机制。
在田间,分蘖角度易受环境条件影响,并且在植物之间差异大,因此,研究分蘖角比其它农艺性状难度更大。尽管用于鉴定控制水稻分蘖角度的基因的遗传方法已经取得了成功,但目前为止已经鉴定到的分蘖角度基因还比较少。在这项研究中,作者研究了响应重力刺激时水稻地上部转录组随着时间的变化情况,以期筛选到更多水稻分蘖角基因。利用这种方法,研究人员鉴定到了HSFA2D(HEAT STRESS TRANSCRIPTION FACTOR 2D)和功能冗余的两个转录因子基因,分别为WUSCHEL RELATED HOMEOBOX6 (WOX6) 和 WOX11。HSFA2D位于LA1介导的生长素途径上游,是该途径的正调控因子,即HSFA2D可以诱导LA1的表达,引起生长素的不平衡分布。生长素可以引起WOX6 和 WOX11两个基因的不对称性表达,引起分蘖角度的变化。综上,该工作是LA1的一个后续工作,揭示了依赖于LA1途径的水稻分蘖角度调控新途径。
A regulatory pathway of rice tiller angle via LA1-mediated auxin asymmetric distribution.
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