我科學(xué)家發(fā)現(xiàn)調(diào)控水稻抽穗期關(guān)鍵基因

挖掘水稻新的抽穗期基因并解析其作用機(jī)制，對培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的水稻品種具有重要意義。記者7月21日獲悉，中國工程院院士萬建民團(tuán)隊通過克隆一個在長日照條件下特異性調(diào)控水稻抽穗的基因，發(fā)現(xiàn)該基因可以調(diào)控水稻生物鐘核心基因OsCCA1的mRNA剪接，影響水稻抽穗期。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

“在一定范圍內(nèi)，水稻接收的光照時間越短，抽穗越快，水稻越早熟。”論文的共同通訊作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授周時榮介紹，水稻的抽穗受光信號與內(nèi)源生物鐘系統(tǒng)的復(fù)雜調(diào)控。然而，關(guān)于光信號整合至水稻生物鐘網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制仍迷霧重重。

研究團(tuán)隊克隆了一個在長日照條件下特異性調(diào)控水稻抽穗的基因ELD1。該基因功能完全缺失會導(dǎo)致水稻胚胎死亡，但當(dāng)特定氨基酸發(fā)生突變時，不僅能夠顯著促進(jìn)水稻抽穗，而且不會出現(xiàn)明顯的農(nóng)藝性狀缺陷。

周時榮介紹，在全基因組范圍內(nèi)，ELD1能夠調(diào)控上千個基因的可變剪接，尤其是在生物鐘核心基因OsCCA1上，會介導(dǎo)多個位點的剪接事件。

“水稻和人類一樣，都有生物鐘。不同的生物鐘節(jié)律會影響水稻抽穗。ELD1主要通過OsCCA1-Hd1通路影響水稻抽穗期。”周時榮說，團(tuán)隊進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，光信號通過光敏色素phyB調(diào)控ELD1，再影響OsCCA1，從而調(diào)控水稻的抽穗期。

周時榮介紹，上述研究不僅揭示了光信號調(diào)控水稻抽穗期的全新機(jī)制，還在分子育種上取得了突破。研究團(tuán)隊利用堿基編輯技術(shù)，對ELD1關(guān)鍵氨基酸進(jìn)行定點突變，為寧粳7號、寧粳4號等優(yōu)良品種培育出早抽穗新種質(zhì)開辟了新路徑。

“本研究為解決秈粳雜交F1代超親遲熟問題提供了重要的基因資源和理論支撐，對培育廣適性的水稻新品種具有重要意義。”周時榮說。（記者金鳳）

(責(zé)編：李昉、李依環(huán))