王永紅研究組在水稻分櫱角度調控的分子機制解析中取得新進展

分櫱角度是禾本科植物的分櫱與主莖之間的夾角，與作物群體產量密切相關。解析水稻分櫱角度調控的分子機制對於改良水稻株型進而提高產量具有重要的理論意義和應用價值。長期以來，研究人員主要通過遺傳學手段發掘了調控水稻分櫱角度的主效 QTL 和調控基因。然而，分櫱角度是一個複雜的農藝性狀，受到多種因素的共同調控，面對一些更具應用潛力的微效基因，單純依靠傳統的遺傳學方法進行克隆非常困難。因此，尋求挖掘水稻分櫱角度調控基因的新方法成為了該領域亟待解決的重要問題。

研究表明，水稻分櫱角度的形成與重力反應密切相關。中國科學院遺傳與發育生物學研究所王永紅團隊與李家洋團隊合作，以重力反應為切入點，結合 RNA-seq 技術和生物信息學方法，通過研究水稻莖重力反應過程中的動態轉錄組變化，探索出了一條挖掘水稻分櫱角度調控基因以及調控通路的有效途徑，為該領域的研究提供了新思路。在該研究中，基於水稻莖重力反應過程中的高解析度動態轉錄組變化，揭示了一條水稻分櫱角度調控的核心途徑（圖）。其中，HEAT STRESS TRANSCRIPTIONAL FACTOR 2D （HSFA2D）是一個重力反應早期響應基因, 該基因通過影響 LAZY1 基因（Li et al., 2007）的表達調控生長素在莖基部的不對稱分布，進而誘導 WUSCHEL RELATED HOMEOBOX6（WOX6）和 WOX11 在水稻莖基部呈現不對稱表達。研究表明，水稻 WOX6 和 WOX11 很可能是分櫱角度調控途徑中的核心轉錄因子。該研究不僅在重力反應、生長素和水稻分櫱角度之間建立了直接的分子聯繫，同時也為系統解析水稻分櫱角度的調控網路進而挖掘有利用價值的基因提供了重要信息。

該研究結果於 2018 年 6 月 18 日在 The Plant Cell 雜誌在線發表 (DOI:10.1105/tpc.18.00063)。王永紅研究組博士生張寧、博士後余皓和李家洋研究組副研究員余泓為該論文的共同第一作者，王永紅研究員為通訊作者。基因組分析平台的陳浩峰博士、澳大利亞塔斯馬尼亞大學的 Steven M. Smith 教授參與此項研究。該研究得到了國家自然科學基金委重大研究計劃、科技部 973 項目、中國科學院戰略性先導科技專項等項目的資助。

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