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研究证实水稻“三花小穗”假说
日期:2017-10-10 作者:编译:王爱玲 来源:农科智库 点击:
     早在1937年就有科学家提出了水稻“三花小穗”假说,但一直缺乏直接的证据。西南大学水稻研究所/转基因植物与安全控制重庆市重点实验室日前在《美国科学院院报》上在线发表的最新研究成果有力地支持了这一假说。
    小穗是水稻花序的基本组成部分,水稻每穗粒数的形成取决于小穗内小花的数目。但关于水稻一个小穗内的小花数量,目前有两种观点:一种观点认为水稻祖先小穗包含一个顶生小花和两个侧生小花,在进化过程中侧生小花退化,只剩下外稃,最终退化成护颖,即“三花小穗”假说;另一种观点则认为,水稻小穗只有一朵小花,护颖是严重退化了的苞片状器官。而实际生产中,正常水稻的小穗内也只有一朵可育的小花(顶花)。小穗发育和进化背后的分子机制目前还不清楚。
    在这项研究中,利用EMS诱变首次分离鉴定了一个显性功能获得性突变体lateral florets1(侧花1,LF1)。LF1编码HD-ZIP III基因突变位点位于一个假定的miRNA165/166靶序列。该突变体小穗除了产生正常的顶生小花外,护颖处还发育出了1-2个包含正常器官的侧生小花。通过图位克隆、细胞学、分子生物学等手段,揭示了LF1编码的HD-ZIPIII转录因子通过激活分生组织维持基因OSH1的异位表达起始侧生花分生组织形成的分子机制。
研究结果一方面明确证实了水稻“三花小穗”假说;另一方面,为大幅提高“每穗粒数”提供了一条新的途径,即培育“三花小穗”水稻品种,为水稻超高产分子设计育种奠定了基础。
    延伸阅读:同源异型-亮氨酸拉链(HD-ZIP)蛋白是植物特有的一类转录因子,分为4个亚类(I,II,III和IV)。HD-ZIP III类基因参与茎尖分生组织的发育、生长素的极性运输、侧生器官近轴面特征建立等多个重要生物学过程的调节,在植物胚胎及胚后形态发生(顶端分生组织及侧生分生组织的形成)、侧生器官极性建立和维管组织细胞分化等方面扮演着重要角色。
   (来源:PNAS 北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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