我科学家揭示控制水稻分蘖新机制

中国农业科学院作物科学研究所万建民科研团队最新研究发现，一种新的D53核蛋白作为调控植物分蘖的激素——独脚金内酯信号途径的“开关”，参与调控植物分蘖（枝）的生长发育，从而为植物特别是农作物的株型改良提供了重要的理论基础，也为育种家解决水稻籼粳亚种间杂交优势利用技术难题提供了帮助。相关研究成果于12月11日在线发表在《自然》上。这也是万建民科研团队继2012年在该刊上报道TE蛋白调控水稻分蘖形成机理后，在阐述植物分枝（蘖）形成机制领域的又一重大进展。

据万建民介绍，杂交稻的推广应用被誉为第二次绿色革命，但普通籼型杂交稻的单产潜力已十分有限。而籼粳亚种间杂交具有强大的杂种优势，其有效利用可实现水稻单产的再次飞跃。因此，挖掘水稻籼粳亚种间的杂交优势成为作物育种学家的重要课题。然而，籼粳交杂种普遍存在植株偏高、易倒伏等问题，使得籼粳亚种间的杂种优势利用受到了极大的限制。为攻克这一难题，科研团队从控制水稻分蘖的角度开展了探索性研究。

独脚金内酯是一类新的调控植物分蘖的激素，但该激素如何调控植物分蘖的分子机理尚不清楚。万建民科研团队利用一个部分显性水稻矮化多分蘖突变体d53，通过外源激素处理和内源激素测定进行了独脚金内酯调控植物分蘖的机理研究。

结果表明，d53是一个独脚金内酯不敏感突变体。通过精细定位和图位克隆，他们获得了位于水稻第11号染色体短臂末端的DWARF 53 (D53)基因，该基因编码一个新的在结构上与I类Clp ATPase类似的核蛋白——D53蛋白。后续的功能分析发现，在独脚金内酯存在的条件下，D53蛋白可与两个已知的独脚金内酯信号分子D14、D3互作形成蛋白复合体，使得D53蛋白更易被蛋白酶体系统降解，从而诱导独脚金内酯信号的响应，对植物分蘖发挥调控作用。这一结果为通过调控D53基因的表达量，影响独脚金内酯的信号转导，从而对植物分蘖发挥调控作用提供了重要依据。

相关链接：

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12878.html


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