我专家在水稻育性研究中取得新进展

中国农业学院作物科学研究所万建民教授课题组最近在《Cell》系列杂志、生物发育学国际顶尖期刊《Developmental Cell》在线发表研究论文《A Role for a Dioxygenase in Auxin Metabolism and Reproductive Development in Rice》(http://dx.dpi.org/10.1016/j.devcel.2013)。该论文第一作者为赵志刚副教授和张云辉博士，通讯作者为万建民教授。该研究由中国农业科学院作物科学研究所和南京农业大学作物遗传和种质创新国家重点实验室合作完成。
水稻是典型的自花授粉作物，在开花过程中受到植物激素生长素的精确调控。然而，生长素是如何调控这个过程的相关分子机制尚无报道。
万建民课题组在前期研究中筛选到一个突变体材料，发现其在营养生长期与野生型没有明显的差异，但在开花期可导致突变体植株单性结实。科研人员精细定位和图位克隆了该基因，命名为DAO（Dioxygenase for Auxin Oxidation）。进一步研究发现，通过外源激素处理和促进内源激素含量增加均能使野生型植株表现出突变体的表型，体外酶活试验和体内激素含量的测定都证实DAO蛋白能够氧化生长素IAA为OXIAA，从而维持体内IAA的动态平衡。该结果首次报道DAO通过调控植物激素IAA的代谢来严格控制水稻的生殖发育过程（见下图）。

万建民课题组长期从事水稻籼粳交杂种育性的基础研究，2002年以来相继发现4个籼粳交雌配子不育新位点（S29、S30、S31、S32）和6个雄配子不育新位点（S19、S33、S34、S37、qPS-1、pss1），在相应不育位点上发现了广亲和基因（6个）。随后，又从分子水平上阐明了图位克隆的花粉半不育基因pss1在禾本科作物中的进化和作用机理（Plant Cell，2011）。DAO突变体的表型与籼粳交杂种败育相似，该研究成果也为进一步开展水稻籼粳杂种优势利用，奠定了坚实的技术和材料基础。这也是今年万建民课题组继在《PNAS》、《PLOS Genetics》、《New Phytologist》、《Plant Physiology》、《Molecular Plant》等刊物上发表多篇研究论文以来，又一次在国际顶尖杂志发表重要研究成果，展示了该课题组在水稻功能基因组基础研究方面的实力和水平。