陳誌強團隊揭示水稻株型調控新機製

審核發布:宣傳部 曾子焉 來源單位及審核人:國家航天育種工程技術研究中心 發布時間:2022-12-26瀏覽次數:10

  近日,亚博ag正规 國家植物航天育種工程技術研究中心陳誌強教授團隊在國際著名學術期刊New Phytologist(影響因子10.323)在線發表了題為“The DnaJ Domain-containing Heat Shock Protein NAL11 Determines Plant Architecture by Mediating GA homeostasis in Rice (Oryza sativa L.)”的學術論文。解析了熱激蛋白NAL11通過調控赤黴素(GA)穩態影響水稻株型建成的機製,並揭示了水稻株型調控中存在的微調與平衡機製。

  株型是水稻產量的關鍵因素。團隊前期鑒定了調控水稻株型的熱激蛋白基因NAL11(NARROW LEAF 11),在此基礎上,本研究挖掘了其具備育種潛力的稀有等位型NAL11-923del-1552,其相對較高的表達水平,促進了“少蘖、大穗、壯杆”的理想株型建成。進一步的功能解析,明確了NAL11參與赤黴素的穩態調節,影響細胞周期和細胞增殖,從而介導水稻株型的調控。有趣的是,通過分子與遺傳研究發現,重要的理想株型基因IPA1,作為轉錄因子可直接結合至NAL11-923del-1552所缺失的片段中並下調NAL11的表達。而NAL11-923del-1552因缺失了IPA1的3個結合元件,部分避開了IPA1對其的負調節作用,從而保障了水稻相對較高的赤黴素活性與生物量。該研究揭示了一種水稻株型調控的微調與平衡機製,且為緩解伴隨IPA1的育種利用帶來的赤黴素缺陷提供了一種積極策略。

  本研究揭示了水稻株型調控中存在的一種微調與平衡機製,即在含IPA1優勢等位的材料中,負調控NAL11表達保障了一定的分蘖數和產量,而在不含IPA1優勢等位的材料中,NAL11的增強表達促進了理想株型建成,兩者協同調控水稻株型。此外,本研究還發掘了NAL11的稀有優異等位型,在秈稻和粳稻的現有品種中還少有滲入,在水稻育種中仍具備良好的應用前景。

  該研究的主要學術貢獻:(1)揭示了熱激蛋白調控水稻株型的作用機製,拓寬了對熱激蛋白影響植物生長發育的認知。(2)發掘了優異等位型NAL11-923del-1552,豐富了水稻株型育種的遺傳資源。(3)揭示了NAL11-923del-1552促進“少蘖、大穗、壯杆”理想株型建成與IPA1之間的調控關係,並從赤黴素途徑闡述了二者的作用機製。(4)探討了自然變異NAL11-923del-1552在水稻株型建成與育種利用中的生物學意義。

  陳誌強團隊已畢業博士生羅立新為該論文第一作者,陳誌強教授為論文主要通訊作者,肖武名副研究員為論文共同通訊作者。該項研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、廣東省重點領域研發計劃項目和國家水稻產業技術體係等項目的支持。

文圖/國家航天育種工程技術研究中心

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