林文慧研究团队发现水稻株型调控新基因

发布时间 :2018-03-01  阅读次数 :5366

       近日, Plant Biotechnology Journal在线发表了上海交通大学生命科学技术学院林文慧研究员课题组在水稻株型调控基因方面的最新研究成果“OsGATA7 Modulates Brassinosteroids-mediated Growth Regulation and Influences Architecture and Grain Shape”。

       水稻是最重要的粮食作物之一,水稻株型包括株高、叶夹角、分蘖数等是影响水稻种植和产量的关键因素。植物激素油菜素甾醇(BR)在调控株型和产量中起到重要作用,但由于BR是多功能的植物激素,影响植物生长发育的各个方面,而且BR信号组分在转录水平上很难被调控,过量BR信号易引发反馈抑制等,不便直接将其应用于农业生产。水稻BR缺失或不敏感突变体如 d11d2d61等株型矮小紧凑,适宜密植,但生殖发育受到不利影响,产量显著下降。反之,增强BR信号使植株能更好的利用营养并提高碳水化合物从源到库的运输效率,进而促进植物生长发育、增加产量,随之也会导致株高增加、叶夹角增大,产生易倒伏和种植密度减小的副作用。为了既能利用BR信号促进植物生长发育,又能降低其在农业生产中的副作用,林文慧研究团队致力于寻找能够参与BR信号调控植物生长发育的部分过程的新调控因子。

       本研究鉴定了一个新的水稻GATA类转录因子OsGATA7,该基因受BR调控,同时其表达和功能改变又能影响植株的BR信号和BR响应。该基因低表达和基因组编辑(CRISPR-CAS)的水稻植株矮杆、叶片直立,穗粒数与千粒重略有下降,与BR缺失或不敏感的弱突变体相似,但是粒形狭长。在拟南芥BR不敏感弱突变体bri1-5中过量表达该基因能够回复突变体的部分表型,说明该基因参与了BR信号对植物生长发育的调控中的部分过程。实验结果还显示,虽然适当降低该基因的功能使水稻单株产量略有下降,但是种植密度的提高有望增加单位面积的总产量。

       此论文是林文慧研究团队“激素(特别是油菜素甾醇)调控植物种子数量和产量”的系列论文之一(http://www.seedlin.sjtu.edu.cn),张燕洁博士为论文第一作者,林文慧研究员为通讯作者。中国科学院植物研究所张禹硕士等、中国科学院植物生理生态研究所薛红卫研究员等;以及美国加州大学伯克利分校栾升教授参与了本论文的研究工作。此项工作得到了国家科技部、农业部、以及自然科学基金委的资助。

 

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12887/full

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