近日，國際重要期刊PLOS GENETICS上在線發(fā)表了上海交通大學生命科學技術學院梁婉琪研究員領導的研究小組的研究文章《DWARF TILLER1, a WUSCHEL-Related Homeobox Transcription Factor, Is Required for Tiller Growth in Rice》，首次報道了一個同源異型框基因DWT1在控制現(xiàn)代栽培水稻穗整齊生長中的關鍵作用。
水稻的生長形態(tài)如株型、穗型、種子粒型等都對水稻產(chǎn)量具有重要影響。水稻植株由主莖和多個分蘗構(gòu)成，主莖和分蘗之間的穗整齊度是影響水稻產(chǎn)量的另一重要因素。不同于野生稻，現(xiàn)代栽培水稻在人類馴化過程中形成了穗整齊生長的特征，株內(nèi)主穗和各分蘗穗在成熟時期高度較為一致，穗大小也更為接近。這一特征的形成有利于獲得更高的產(chǎn)量，但控制栽培稻穗整齊度的機制之前未見報道。
梁婉琪課題組通過對水稻突變體dwt1的研究，發(fā)現(xiàn)位于水稻一號染色體上的WOX類基因DWT1(DWARF TILLER1)在突變后會導致水稻分蘗節(jié)間不同程度縮短，從而引起分蘗明顯矮化、穗變小，而主莖高度無顯著變化且穗變大，類似于頂端優(yōu)勢加強的表型。進一步研究發(fā)現(xiàn)DWT1在穗的枝梗原基中表達，通過一種非細胞自主的方式影響到穗下莖節(jié)節(jié)間的細胞分裂和伸長。DWT1可能通過影響一個未知的信號分子在穗部的合成或運輸,調(diào)節(jié)穗下莖節(jié)中細胞分裂素的穩(wěn)態(tài)以及莖節(jié)對赤霉素的響應能力，從而促進莖節(jié)伸長的這一重要發(fā)育過程。DWT1在分蘗穗中的表達水平顯著高于主莖中的表達水平，這一表達差異是造成主莖和分蘗高度差異的重要原因。
該研究不僅首次報道了水稻中的頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，而且從分子水平上揭示了控制這一現(xiàn)象的一個關鍵基因DWT1的作用機理。該研究為進一步理解水稻植株形態(tài)的建成提供了新的認識，為闡明水稻整齊生長的分子機制找到了重要突破口。
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