近日，西南大學水稻研究所與四川農科院水稻高粱所聯(lián)合在著名植物學期刊《植物生理》（Plant Physiology）上發(fā)表論文，解析了多花小穗基因MFS2調控水稻小穗分生組織確定性的分子機制。西南大學水稻研究所先前曾簡析水稻小穗側生小花的形成機制，提出可以大幅度提高每穗粒數(shù)的“3花小穗”育種新途徑（PNAS，2017；the Plant Cell，2020；New Phytologist, 2020）；而MFS2基因的研究進一步提出，通過改變水稻確定性小穗為不確定性小穗，也可以實現(xiàn)類似“3花小穗”的另一種通過“多花小穗”提高水稻每穗粒數(shù)的育種途徑。
在水稻中，花序分枝梗和小穗兩種類型，小穗實為禾本科特有的花序結構，在不同物種中分為確定性小穗和不確定性小穗兩類；在確定性小穗物種如水稻、玉米中，只能產生固定數(shù)目的小花/籽粒。在不確定性小穗物種中如小麥、二穗短柄草等，小穗最終產生的小花/籽粒數(shù)目是變化的，且一般都大于2個。理論上，如果能夠將水稻確定性小穗定向改造成不確定性小穗，將實現(xiàn)“小穗內小花/籽粒數(shù)目”的倍增。
已有研究表明，三個水稻AP2-like基因SNB、 OsIDS1和MFS1參與了小穗分生組織確定性的調控，突變后發(fā)生一定比例的小穗內多小花情況。其中MFS1是該課題組鑒定并于2013年發(fā)表在Plant Physiology上。在近日發(fā)表的這篇文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)MFS2編碼一個MYB轉錄因子，具有明顯的轉錄抑制活性，可以通過EAR基序和轉錄共抑制子TPRs結合，從而介導組蛋白修飾抑制下游基因，最終影響了SNB和OsIDS1基因的表達，從而在小穗分生組織確定性調控中發(fā)揮作用（圖1）。
西南大學水稻研究所李云峰副教授、曾曉琴博士和四川農科院水稻高粱所李耘研究員為論文共同第一作者，何光華教授為本文的通訊作者，李云峰副教授為共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃項目的資助。
圖2 MFS2調控水稻小穗確定性的分子機制
論文鏈接：DOI: https://doi.org/10.1104/pp.20.00743
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