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Nat Plants:中科院遗传所李云海课题发表水稻籽粒大小调控研究进展

摘要 : 2015年12月21日国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Plants》上中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组与中国水稻所朱旭东课题组和浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所王俊敏课题组合作研究结果,研究在水稻籽粒大小调控研究中取得新进展

 2015年12月21日国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Plants》上中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组与中国水稻所朱旭东课题组和浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所王俊敏课题组合作研究结果,研究在水稻籽粒大小调控研究中取得新进展。李云海课题组的段朋根、张保兰,中国水稻所的倪深和浙江省农科院的王俊敏为该文章的共同第一作者。

水稻籽粒大小是重要的农艺性状,也是决定水稻产量的三要素之一。在水稻育种中,粒型的改良对水稻产量的提高发挥了重要作用。然而水稻籽粒大小调控的分子机制目前仍不清楚。(相关阅读:Nat Plants:中科院遗传所储成才研究组和福建农科院赵明富研究组联合揭示水稻籽粒大小调控机制)

中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究组与中国水稻所朱旭东课题组和浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所王俊敏课题组合作,从一个巨大粒地方品种中克隆了控制水稻籽粒大小的关键QTL基因(GS2)。GS2编码了一个转录因子OsGRF4(GROETH-REGULATING FACTOR 4)。来自巨大粒品种的等位变异(GS2AA)能显著增加水稻的粒长、粒宽、粒重和产量。水稻microRNA396(OsmiR396)能够切割GS2 mRNA,但是不能切割GS2AA 等位变异的mRNA,因此GS2AA等位变异能够增加籽粒大小。进一步研究表明GS2/OsGRF4与转录调控因子OsGIFs(GRF-Interacting Factors)在体内和体外直接相互作用,共同调控水稻籽粒大小。因此,该研究揭示了OsmiR396-GS2/OsGRF4-OsGIFs途径调控水稻籽粒大小的新机制,有望利用该调控途径创制新的高产水稻品种。

图1、OsmiR396-GS2/OsGRF4-OsGIFs途径调控水稻籽粒大小和产量

原文链接:

Regulation of OsGRF4 by OsmiR396 controls grain size and yield in rice

原文摘要:

An increase in grain yield is crucial for modern agriculture1. Grain size is one of the key components of grain yield in rice and is regulated by quantitative trait loci (QTLs). Exploring new QTLs for grain size will help breeders develop elite rice varieties with higher yields. Here, we report a new semi-dominant QTL for grain size and weight (GS2) in rice, which encodes the transcription factor OsGRF4 (GROWTH-REGULATING FACTOR 4) and is regulated by OsmiR396. We demonstrate that a 2 bp substitution mutation in GS2 perturbs OsmiR396-directed regulation of GS2, resulting in large and heavy grains and increased grain yield. Further results reveal that GS2 interacts with the transcription coactivitors OsGIF1/2/3, and overexpression of OsGIF1 increases grain size and weight. Thus, our findings define the regulatory mechanism of GS2, OsGIFs and OsmiR396 in grain size and weight control, suggesting this pathway could be used to increase yields in crops.

来源: Nature Plants 浏览次数:0

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