近日，《植物細胞》在線發表了中國農業科學院作物科學研究所與南京農業大學的合作成果。該研究克隆了水稻株型發育新基因OsSHI1，并對其分子機制進行深入探究。南京農業大學博士后段二超和王益華教授為共同第一作者，中國農科院副院長、中國工程院院士萬建民為通訊作者。
水稻、小麥、大麥以及高粱等禾本科作物的產量主要由有效穗數、穗粒數及千粒重三因素決定，而有效穗數和穗粒數則主要由植株分蘗數及穗分枝數所決定。因此深入研究分蘗或分枝發育的調控機理，對植物株型改良、提高作物產量具有重要意義。
研究人員鑒定了一個新的水稻株型發育突變體SHI1，其分蘗數減少、莖稈粗壯并且穗分枝數顯著增加。圖位克隆結果表明，目的基因OsSHI1編碼植物特異轉錄因子，主要在腋芽及幼穗中表達。
通過酵母雙雜交篩庫鑒定出一個重要的互作蛋白IPA1，即理想株型調控因子OsSPL14。IPA1對水稻株型發育的調控主要通過調控下游關鍵基因OsTB1及OsDEP1來實現。有趣的是，在這兩個基因的啟動子中均發現OsSHI1識別基序的存在，且OsSHI1可直接結合OsTB1及OsDEP1的啟動子。
在突變體SHI1中，OsTB1及OsDEP1的表達水平顯著上調。進一步研究發現，OsSHI1可降低IPA1對OsTB1及OsDEP1啟動子的結合能力并抑制其對下游靶基因的轉錄激活活性，進而協同調控水稻株型的發育。
該研究成果從分子遺傳學的角度闡明轉錄因子OsSHI1在水稻分蘗及穗分枝形成過程中的關鍵作用，對進一步通過植物株型改良進而提高作物產量具有重要指導意義。
相關論文信息：https://doi.org/10.1105/tpc.19.00023
