中科院发现IPA1作为转录激活因子参与调控水稻多个生长发育过程

中国科学院遗传与发育生物学研究所的李家洋研究组最近研究发现，控制水稻理想株型的主基因IPA1作为转录激活因子参与调控多个生长发育过程。相关文章发表于2013年10月的《The Plant Cell 》杂志上。

中科院发现IPA1作为转录激活因子参与调控水稻多个生长发育过程

水稻的株型是决定水稻产量的主要因素之一，水稻理想株型的塑造是提高水稻产量的重要途径。控制水稻理想株型的主基因IPA1 (Ideal plant Architecture 1) 编码一个含SBP-box的转录因子，参与调控多个生长发育过程。

李家洋研究组通过全基因组染色质免疫共沉淀-测序分析分别确定了水稻茎尖和幼穗含有IPA1结合位点相关的一系列基因，证明IPA1蛋白可以通过SBP-box结构域直接与受调控基因的核心基序GTAC相结合，也可以通过与TCP家族的转录因子PCF1和PCF2相互作用与TGGGCC/T基序间接相结合。

通过rna测序对全基因组表达谱进一步分析显示IPA1参与调控多个生长发育过程。

此外，该研究还表明，IPA1可以通过TB1调控水稻分蘖，通过DEP1调控水稻的株高和穗长。该研究为进一步解析水稻株型调控遗传调控网络奠定了基础。

李家洋研究组的路则府同学，余泓博士和熊国胜博士为论文的共同第一作者。该研究项目得到973计划和国家科技重大专项的资助。

李家洋简介：

李家洋，1956年出生于安徽肥西，植物分子遗传学家。1982年初获安徽农业大学学士学位，1984年获中科院遗传研究所硕士学位，1991年获美国布兰代斯大学博士学位，并进入美国康乃尔大学汤普逊植物研究所从事博士后研究。1994年回国工作，历任中国科学院遗传研究所所长助理、所长，遗传与发育生物学研究所所长。2004年1月任中国科学院党组成员、副院长， 2011年11月任农业部党组成员、副部长，中国农业科学院院长。

先后获“国家杰出青年基金”、中国科学院“百人计划”、国家自然科学委员会优秀团队研究基金。2004年获全球华人生物科学家大会生命科学成就奖和何梁何利生命科学奖，2005年获国家自然科学奖二等奖、发展中国家科学院讲演奖、长江学者成就二等奖，2011年获美国植物生物学家协会(American Society of Plant Biologists) 终身会员奖(Corresponding Membership Award)。2001年当选中国科学院院士，2004年当选发展中国家科学科学院院士，2011年当选美国科学院外籍院士，2012年当选德国科学院院士。

研究方向为高等植物生长发育与代谢的分子遗传学，以粮食作物水稻和模式植物拟南芥为材料，研究植物激素(Auxin和Strigolactones)的合成途径与作用机理，着重于阐明高等植物株型形成的分子机理，并致力于水稻的分子品种设计，培育高产、优质、高抗、高效新品种。

原文摘要：

Genome-Wide Binding Analysis of the Transcription Activator IDEAL PLANT ARCHITECTURE1 Reveals a Complex Network Regulating Rice Plant Architecture

Zefu Lu, Hong Yu, Guosheng Xiong, Jing Wang, Yongqing Jiao,Guifu Liu, Yanhui Jing, Xiangbing Meng, Xingming Hu, Qian Qian,Xiangdong Fu, Yonghong Wang and Jiayang Li

IDEAL PLANT ARCHITECTURE1 (IPA1) is critical in regulating rice (Oryza sativa) plant architecture and substantially enhances grain yield. To elucidate its molecular basis, we first confirmed IPA1 as a functional transcription activator and then identified 1067 and 2185 genes associated with IPA1 binding sites in shoot apices and young panicles, respectively, through chromatin immunoprecipitation sequencing assays. The SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-box direct binding core motif GTAC was highly enriched in IPA1 binding peaks; interestingly, a previously uncharacterized indirect binding motif TGGGCC/T was found to be significantly enriched through the interaction of IPA1 with proliferating cell nuclear antigen PROMOTER BINDING FACTOR1 or PROMOTER BINDING FACTOR2. Genome-wide expression profiling by RNA sequencing revealed IPA1 roles in diverse pathways. Moreover, our results demonstrated that IPA1 could directly bind to the promoter of rice TEOSINTE BRANCHED1, a negative regulator of tiller bud outgrowth, to suppress rice tillering, and directly and positively regulate DENSE AND ERECT PANICLE1, an important gene regulating panicle architecture, to influence plant height and panicle length. The elucidation of target genes of IPA1 genome-wide will contribute to understanding the molecular mechanisms underlying plant architecture and to facilitating the breeding of elite varieties with ideal plant architecture.