陈志强团队揭示水稻株型调控新机制

审核发布:宣传部 曾子焉 来源单位及审核人:国家航天育种工程技术研究中心 发布时间:2022-12-26浏览次数:10

  近日,开云体育官网app国家植物航天育种工程技术研究中心陈志强教授团队在国际著名学术期刊New Phytologist(影响因子10.323)在线发表了题为“The DnaJ Domain-containing Heat Shock Protein NAL11 Determines Plant Architecture by Mediating GA homeostasis in Rice (Oryza sativa L.)”的学术论文。解析了热激蛋白NAL11通过调控赤霉素(GA)稳态影响水稻株型建成的机制,并揭示了水稻株型调控中存在的微调与平衡机制。

  株型是水稻产量的关键因素。团队前期鉴定了调控水稻株型的热激蛋白基因NAL11(NARROW LEAF 11),在此基础上,本研究挖掘了其具备育种潜力的稀有等位型NAL11-923del-1552,其相对较高的表达水平,促进了“少蘖、大穗、壮杆”的理想株型建成。进一步的功能解析,明确了NAL11参与赤霉素的稳态调节,影响细胞周期和细胞增殖,从而介导水稻株型的调控。有趣的是,通过分子与遗传研究发现,重要的理想株型基因IPA1,作为转录因子可直接结合至NAL11-923del-1552所缺失的片段中并下调NAL11的表达。而NAL11-923del-1552因缺失了IPA1的3个结合元件,部分避开了IPA1对其的负调节作用,从而保障了水稻相对较高的赤霉素活性与生物量。该研究揭示了一种水稻株型调控的微调与平衡机制,且为缓解伴随IPA1的育种利用带来的赤霉素缺陷提供了一种积极策略。

  本研究揭示了水稻株型调控中存在的一种微调与平衡机制,即在含IPA1优势等位的材料中,负调控NAL11表达保障了一定的分蘖数和产量,而在不含IPA1优势等位的材料中,NAL11的增强表达促进了理想株型建成,两者协同调控水稻株型。此外,本研究还发掘了NAL11的稀有优异等位型,在籼稻和粳稻的现有品种中还少有渗入,在水稻育种中仍具备良好的应用前景。

  该研究的主要学术贡献:(1)揭示了热激蛋白调控水稻株型的作用机制,拓宽了对热激蛋白影响植物生长发育的认知。(2)发掘了优异等位型NAL11-923del-1552,丰富了水稻株型育种的遗传资源。(3)揭示了NAL11-923del-1552促进“少蘖、大穗、壮杆”理想株型建成与IPA1之间的调控关系,并从赤霉素途径阐述了二者的作用机制。(4)探讨了自然变异NAL11-923del-1552在水稻株型建成与育种利用中的生物学意义。

  陈志强团队已毕业博士生罗立新为该论文第一作者,陈志强教授为论文主要通讯作者,肖武名副研究员为论文共同通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省重点领域研发计划项目和国家水稻产业技术体系等项目的支持。

文图/国家航天育种工程技术研究中心

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