近日，中國水稻研究所胡培松院士領銜的科研團隊和國內科研單位合作研究闡明了一種碳氮協同互作調控水稻分蘗芽發育的新機制，將為水稻增產提供重要的理論依據。相關研究成果發表在《新植物學家（NewPhytologist）》上。
分蘗數是水稻重要的農藝性狀之一，因為分蘗數決定著有效穗數，最終決定水稻的產量。研究表明水稻分蘗的形成包括分蘗芽的起始和伸長兩個生物學過程，其調控機制也日漸清晰，然而光合作用如何協同糖和氮信號調控分蘗芽發育的分子機制并不清楚。
該研究通過正向遺傳學手段鑒定了一個調控水稻分蘗數目的關鍵基因-光合作用基因DTN1，該基因突變體會導致水稻光合速率降低，葉片和腋芽中蔗糖和其他糖含量減少，從而導致分蘗數目的減少，外源蔗糖處理可恢復分蘗減少的表型。
太陽光處理可促進粳稻品種日本晴分蘗芽的伸長，利用太陽光（室外）和日光燈（室內）不同處理后的轉錄組數據鑒定到光合作用基因DTN1和氮素響應基因NGR5均受到太陽光誘導表達，而該基因突變體中氮素響應基因表達量顯著降低，在另一突變體中過表達氮素響應基因可以部分回復該突變體分蘗數減少的表型。綜合以上結果，研究人員發現光合作用關鍵基因DTN1通過調控糖含量正向調節氮素響應基因的表達，進而影響水稻分蘗芽的發育。
該研究得到了國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程等項目的支持。（通訊員 陳鎏琰）
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.19921
