分蘗是決定水稻產(chǎn)量的核心要素之一。水稻分蘗形成一般認(rèn)為包括分蘗芽的形成與分蘗芽的伸長兩個(gè)獨(dú)立的生物學(xué)過程。解析水稻分蘗形成的分子機(jī)理具有重要的科學(xué)意義與理論價(jià)值，同時(shí)對水稻株型改良及品種設(shè)計(jì)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在過去二十余年，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中科院院士李家洋及其合作者對水稻分蘗的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究。通過對水稻單分蘗突變體的研究，克隆了調(diào)控水稻分蘗形成的首個(gè)關(guān)鍵基因MOC1（Monoculm 1）（Li et al., Nature, 422: 618-621, 2003）及其它重要基因如MOC3（Lu et al., JGG, 42:71-78, 2015）。MOC1編碼植物特異的GRAS家族蛋白，MOC3是擬南芥中WUS在水稻中的同源基因，然而對這些關(guān)鍵基因的分子機(jī)理研究仍處于空白，是亟待解決的科學(xué)問題。

 

　　近期，李家洋課題組研究發(fā)現(xiàn)MOC3是一個(gè)具有轉(zhuǎn)錄激活活性的轉(zhuǎn)錄因子，并鑒定到了一個(gè)它的下游基因FON1，是擬南芥CLV1在水稻中的同源基因。MOC3能夠直接結(jié)合FON1的啟動(dòng)子區(qū)并激活它的表達(dá)。FON1在分蘗芽部位表達(dá)，特異調(diào)控分蘗芽的伸長，而不影響分蘗芽的起始，并最終使得FON1突變體出現(xiàn)分蘗數(shù)目顯著減少的表型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)MOC3和MOC1不但是分蘗芽起始的關(guān)鍵因子，而且能夠調(diào)控分蘗芽的伸長，而且MOC1可以和MOC3發(fā)生蛋白互作，并作為MOC3的共激活因子進(jìn)一步增強(qiáng)FON1的表達(dá)。該研究建立了分蘗芽形成和伸長之間的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并揭示了一條水稻中特異的WUS-CLV通路，表明單雙子葉植物在這一調(diào)控機(jī)制上存在分化，是該領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展。

 

　　該論文于4月28日在線發(fā)表于Molecular Plant，李家洋研究組已畢業(yè)的博士研究生邵高能和路則府為該文章的共同第一作者，副研究員余泓為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金等的資助。

 

　　圖：MOC3、MOC1和FON1協(xié)同調(diào)控水稻分蘗芽的伸長