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中科院Nature子刊水稻研究新成果

2013.3.13

  来自中科院植物研究所、中国科学院大学等处的研究人员发表了题为“The interaction between OsMADS57 and OsTB1 modulates rice tillering via DWARF14”的文章,证实通过水稻MADS57与TB1之间相互作用,结合miR444a负调控,靶向D14 (Dwarf14),可控制水稻分蘖,这对于水稻产量研究具有重要意义。相关成果公布在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

  文章的通讯作者是现任中国科学院植物研究所副所长的种康(Kang Chong)教授。其主要研究方向为环境应答功能基因组,开花与春化作用分子机理以及水稻拟南芥器官发生的分子机理研究。郭思义博士和徐云远研究员作为该文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家863项目和国家973项目的资助。

  水稻的分蘖是决定产量的一个重要农艺性状。适当的分蘖数目直接决定水稻的产量。水稻的分蘖不仅是直接调控产量的一个关键农艺性状,同时也是在植物生物学中决定株型建成的一个核心科学问题。然而直到现在对于它的分子调控网络仍然知之甚少。

  MADS转录因子家族在真菌、动物和植物中高度保守。以往对于MADS转录因子家族成员的遗传互作分析表明它们参与了开花、花器官特征决定和发育、胚胎发育和分生组织分化等植物生长发育的各个重要过程。过去的研究发现,MADS转录因子家族成员MADS57主要表达于植物营养组织中,表明其可能在植物发育过程中发挥了独特的作用。

  在这篇文章中,研究人员以水稻突变株系和转反义株系为材料,解析了MADS57的功能及分子机理。他们研究人员发现一种激活标记mads57-1和 MADS57过表达突变株系显示分蘖增多,而MADS57转反义株系则分蘖较少。证实了MADS57具有控制营养器官侧芽分化和分蘖形成的功能。

  遗传和分子生物学实验证实,MADS57直接与独脚金内酯(新激素)受体基因D14启动子上CarG模体结合,抑制了D14的转录。MADS57可受到miR444a的负调控,导致MADS57表达抑制。此外,研究人员证实水稻TCP家族成员TB1与MADS57蛋白互作,可削弱OsMADS57对 D14转录的抑制作用。

  新研究揭示了一个miRNA/MADS/TCP/D14 (miMTD)水稻分蘖调控新网络。在这一网络中, MADS57直接抑制了D14的表达,影响了独脚金内酯信号传导,控制了水稻水稻分蘖。这一抑制作用受到MADS57与OsTB1相互作用的调控。此外,miR444a靶向并对MADS57进行了负调控。发现的这一miMTD水稻分蘖调控机制,在水稻高产分子设计育种方面具有重要的应用潜力。

  种康

  1962年4月出生于陕西省,1988年和1993年分别在兰州大学和中科院植物所获得硕士和博士学位。1993.6C1997.8在兰州大学、中国科学院植物研究所做博士后;曾在日本东北大学生化系博士后、香港科技大学生物系合作研究、美国普渡大学植物学与病理系和Dow Agrosciences LLC作高级访问学者合作访问。现任中国科学院植物研究所党委副书记。社会兼职有中国植物学会副理事长、中国细胞学会染色体与组学分会会长、中国植物生理学会理事、国际植物组织培养与生物技术联合会(International Association for Plant Tissue Culture & Biotechnology, IAPTC&B)中国联络人(National Correspondent)。担任《植物学报》主编, 《Plant Cell Reports》、《Journal of Integrative Plant Biology》、《Journal of Plant Biology》编委会成员。迄今发表SCI收录刊物论文IF3.0以上研究论文30余篇。

  主要研究领域(1)环境应答功能基因组研究(2)开花与春化作用分子机理研究(3)水稻拟南芥器官发生的分子机理

  成果与奖励

  2007年 入选 “新世纪百千万人才工程”国家级人选。

  2006年 获得“中国科学院研究生院优秀教师”荣誉称号。

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