東北地理所在水稻穗伸出調控基因鑒定及功能解析上取得重要進展
水稻節間長度是重要的農藝性狀之一，直接決定水稻株高，間接影響水稻產量。水稻穗伸出缺陷通常會造成包穗，影響開花授粉，導致雜交水稻制種產量低。截止到2020年，雜交水稻已經在中國和世界多個國家廣泛種植和研究。僅在中國，雜交水稻種植面積占比就高達57%，然而雜交水稻雄性不育系往往伴隨著穗莖節伸長缺陷。生產中通常在孕穗期通過外施一定濃度的赤霉素GA3來解決包穗問題，但成本較高，還容易造成穗發芽，影響種子質量。因而挖掘水稻穗伸出調控基因并解析其分子機理，是解決生產中水稻包穗問題的有效途徑，具有重要的理論和實踐意義。
近日，東北地理所卜慶云研究團隊解析了水稻轉錄因子OsWRKY78參與調控水稻穗伸出的生物功能及分子機制。研究發現oswrky78突變體株高變矮、穗莖節變短、穗伸出度嚴重縮短。外源赤霉素（GA）噴施和內源GA含量檢測表明，oswrky78突變體穗伸出縮短的表型是由于內源GA含量降低引起。ChIP-qPCR和轉錄調控分析發現，OsWRKY78直接調控GA合成基因，間接調控GA代謝基因的表達。遺傳學分析發現，在穗伸出的調控上，OsWRKY78位于GA合成基因OsGA20ox-1遺傳學上游發揮功能。此外，OsMAPK6能結合并磷酸化OsWRKY78，提高其蛋白穩定性。在oswrky78突變體中分別過量表達OsWRKY78，OsMAPK6磷酸化位點組成型激活的OsWRKY78(SD)和組成型失活的OsWRKY78(SA)，發現OsWRKY78(SA)過表達不能恢復oswrky78穗伸出縮短的表型，說明了OsMAPK6對OsWRKY78的磷酸化修飾是其調控穗伸出功能所必需的。該研究不僅鑒定了OsWRKY78調控水稻穗伸出的生物學功能，同時也揭示了OsWRKY78位于MAPK級聯途徑的下游，通過介導MAPK與赤霉素之間的信號交流，參與調控水稻穗伸出的分子機制（圖1）。
圖1. OsWRKY78調控水稻穗伸出模式圖
研究成果近日發表在國際生物學一區期刊《Journal of Integrative Plant Biology》（IF=11.4）上，東北地理所博士研究生梅恩陽、何明良和許敏為論文共同第一作者，卜慶云研究員和田曉杰副研究員為論文通訊作者。研究得到國家自然科學基金項目（31671653、31801017）、黑龍江省重點研發項目（U23A20193）、中國科學院青年創新促進會項目（2021229）、和東北地理所青年科學家小組項目（2023QNXZ02）聯合資助。
論文信息：
Mei Enyang#, He Mingliang#, Xu Min#, Tang Jiaqi, Liu Jiali, Liu Yingxiang, Hong Zhipeng, Li Xiufeng, Wang Zhenyu, Guan Qingjie, Tian Xiaojie*, Bu Qingyun*. OsWRKY78 regulates panicle exsertion via gibberellin signaling pathway in rice.Journal of Integrative Plant Biology, 2024. DOI: 10.1111/jipb.13636.
文章鏈接：
https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13636
附件下載：
吉公網安備22017302000214號
