近日，國際重要期刊PLOS GENETICS上在線發(fā)表了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院梁婉琪研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的研究文章《DWARF TILLER1, a WUSCHEL-Related Homeobox Transcription Factor, Is Required for Tiller Growth in Rice》，首次報(bào)道了一個(gè)同源異型框基因DWT1在控制現(xiàn)代栽培水稻穗整齊生長中的關(guān)鍵作用。
水稻的生長形態(tài)如株型、穗型、種子粒型等都對水稻產(chǎn)量具有重要影響。水稻植株由主莖和多個(gè)分蘗構(gòu)成，主莖和分蘗之間的穗整齊度是影響水稻產(chǎn)量的另一重要因素。不同于野生稻，現(xiàn)代栽培水稻在人類馴化過程中形成了穗整齊生長的特征，株內(nèi)主穗和各分蘗穗在成熟時(shí)期高度較為一致，穗大小也更為接近。這一特征的形成有利于獲得更高的產(chǎn)量，但控制栽培稻穗整齊度的機(jī)制之前未見報(bào)道。
梁婉琪課題組通過對水稻突變體dwt1的研究，發(fā)現(xiàn)位于水稻一號染色體上的WOX類基因DWT1(DWARF TILLER1)在突變后會導(dǎo)致水稻分蘗節(jié)間不同程度縮短，從而引起分蘗明顯矮化、穗變小，而主莖高度無顯著變化且穗變大，類似于頂端優(yōu)勢加強(qiáng)的表型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)DWT1在穗的枝梗原基中表達(dá)，通過一種非細(xì)胞自主的方式影響到穗下莖節(jié)節(jié)間的細(xì)胞分裂和伸長。DWT1可能通過影響一個(gè)未知的信號分子在穗部的合成或運(yùn)輸,調(diào)節(jié)穗下莖節(jié)中細(xì)胞分裂素的穩(wěn)態(tài)以及莖節(jié)對赤霉素的響應(yīng)能力，從而促進(jìn)莖節(jié)伸長的這一重要發(fā)育過程。DWT1在分蘗穗中的表達(dá)水平顯著高于主莖中的表達(dá)水平，這一表達(dá)差異是造成主莖和分蘗高度差異的重要原因。
該研究不僅首次報(bào)道了水稻中的頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，而且從分子水平上揭示了控制這一現(xiàn)象的一個(gè)關(guān)鍵基因DWT1的作用機(jī)理。該研究為進(jìn)一步理解水稻植株形態(tài)的建成提供了新的認(rèn)識，為闡明水稻整齊生長的分子機(jī)制找到了重要突破口。
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