近日，西南大學水稻研究所與四川農(nóng)科院水稻高粱所聯(lián)合在著名植物學期刊《植物生理》（Plant Physiology）上發(fā)表論文，解析了多花小穗基因MFS2調(diào)控水稻小穗分生組織確定性的分子機制。西南大學水稻研究所先前曾簡析水稻小穗側(cè)生小花的形成機制，提出可以大幅度提高每穗粒數(shù)的“3花小穗”育種新途徑（PNAS，2017；the Plant Cell，2020；New Phytologist, 2020）；而MFS2基因的研究進一步提出，通過改變水稻確定性小穗為不確定性小穗，也可以實現(xiàn)類似“3花小穗”的另一種通過“多花小穗”提高水稻每穗粒數(shù)的育種途徑。
在水稻中，花序分枝梗和小穗兩種類型，小穗實為禾本科特有的花序結(jié)構(gòu)，在不同物種中分為確定性小穗和不確定性小穗兩類；在確定性小穗物種如水稻、玉米中，只能產(chǎn)生固定數(shù)目的小花/籽粒。在不確定性小穗物種中如小麥、二穗短柄草等，小穗最終產(chǎn)生的小花/籽粒數(shù)目是變化的，且一般都大于2個。理論上，如果能夠?qū)⑺敬_定性小穗定向改造成不確定性小穗，將實現(xiàn)“小穗內(nèi)小花/籽粒數(shù)目”的倍增。
已有研究表明，三個水稻AP2-like基因SNB、 OsIDS1和MFS1參與了小穗分生組織確定性的調(diào)控，突變后發(fā)生一定比例的小穗內(nèi)多小花情況。其中MFS1是該課題組鑒定并于2013年發(fā)表在Plant Physiology上。在近日發(fā)表的這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)MFS2編碼一個MYB轉(zhuǎn)錄因子，具有明顯的轉(zhuǎn)錄抑制活性，可以通過EAR基序和轉(zhuǎn)錄共抑制子TPRs結(jié)合，從而介導組蛋白修飾抑制下游基因，最終影響了SNB和OsIDS1基因的表達，從而在小穗分生組織確定性調(diào)控中發(fā)揮作用（圖1）。
西南大學水稻研究所李云峰副教授、曾曉琴博士和四川農(nóng)科院水稻高粱所李耘研究員為論文共同第一作者，何光華教授為本文的通訊作者，李云峰副教授為共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃項目的資助。
圖2 MFS2調(diào)控水稻小穗確定性的分子機制
論文鏈接：DOI: https://doi.org/10.1104/pp.20.00743
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