中科院研究发现赤霉素参与水稻穗型调控新机制 水稻产量增加6%-10%

世界农化网中文网报道：近日，从中国农业科学院作物科学研究所获悉，该所徐建龙研究员与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所林鸿宣研究员开展合作研究，揭示了水稻穗型调控机制中可能存在的赤霉素与细胞分裂素的动态再平衡过程，发现赤霉素在水稻穗型性状发育调控过程中也发挥着重要的作用。相关文章成果发表在国际著名学术期刊《公共科学图书馆遗传学（PLOS Genetics）》杂志上。

据悉，水稻穗型作为一种重要的复杂农艺性状，一直以来是提高水稻产量的主要育种改良目标，其中每穗粒数尤为重要。水稻穗粒数的发育则受到穗原基活性的调控，细胞分裂素和KNOX家族转录因子被报道在水稻穗原基活性的调控中起到至关重要的作用。然而，作为另一种重要的植物激素赤霉素在这一调控过程中所扮演的角色及可能存在的调控机制的相关研究却少有报道。

研究人员克隆到了一个控制水稻穗粒数性状的数量性状基因（QTL）GNP1。携带该QTL的株系同没有该QTL的相比，能够显著增加总穗粒数（56%）和实粒数（28%），使水稻产量增加5.7%～9.6%，表明GNP1在作物高产育种中有应用价值。研究人员通过遗传分析实验发现，GNP1中含有一个赤霉素合成相关基因GA20ox1，该基因对水稻穗粒数表型有贡献。对GA20ox1的功能分析表明在水稻穗部性状发育调控过程中赤霉素也发挥着重要的作用，进一步的分析揭示了KNOX家族转录因子介导的赤霉素和细胞分裂素参与水稻穗部性状发育调控信号间的再平衡机制。该研究为穗部性状发育的复杂调控机理研究提供了新思路，也为高产育种提供了新策略。