钱前团队发现调控水稻粒型和粒重的新机制

来源 | Mol Plant

水稻 （Oryza sativa L.） 是最重要的粮食作物之一，其产量主要取决于有效分蘖数、每穗粒数和粒重。粒型决定粒重，是影响水稻产量的重要农艺性状。生长素在植物生长发育的各个阶段起重要的调控作用。科学家们已克隆了一系列控制水稻粒型的明星基因，但生长素调控水稻粒型的机制尚不清楚。

2021年6月27日，中国水稻研究所钱前组织的联合团队在Molecular Plant在线发表了题为“A Novel miR167a-OsARF6-OsAUX3 Module Regulates Grain Length and Weight in Rice”的研究论文，揭示了生长素响应因子OsARF6受miR167a调控，并与生长素信号负调控因子OsIAA8/20互作，结合生长素运输载体基因OsAUX3启动子上的响应元件，从而改变水稻颖壳细胞生长素的含量和分布，影响颖壳细胞的大小进而调控水稻粒长和粒重。

近年来团队在水稻粒型粒重调控方面开展了深入研究，克隆了一系列水稻粒型粒重调控基因 （Zhang et al., PNAS, 2012; Hu et al., Mol Plant, 2015; Wang et al., Nat Genet, 2015; Duan et al., Mol Plant, 2017; Lyu et al., Plant cell, 2020; Ruan et al., New Phytol, 2020） 。该论文进一步研究了miR167a-OsARF6-OsAUX3模块在水稻粒型方面的生物学功能。研究成果不仅从新角度揭示了水稻粒型的遗传调控机制，而且为水稻的高产育种提供了新的基因资源。

miR167a-OsARF6-OsAUX3调控水稻粒型和粒重的模式图

浙江大学生命科学学院博士生乔继月和硕士生林雨晴、中国水稻研究所博士生姜洪真和深圳农业基因组研究所商连光博士为该论文的并列第一作者，内蒙古大学齐艳华教授、中国水稻研究所高振宇研究员和钱前院士为共同通讯作者。中科院遗传发育研究所傅向东研究员、内蒙古大学李东明研究员等也参与了相关研究。该研究得到了国家重点研发计划的资助。

参考文献：

D u a n P, Xu J, Zeng D, Zhang B, Geng M, Zhang G, Huang K, Huang L, Xu R, Ge S, Qian Q, and Li Y. (2017) Natural Variation in the Promoter of GSE5 Contributes to Grain Size Diversity in Rice. 10:685-694.

Hu J, Wang Y, Fang Y, Zeng L, Xu J, Yu H, Shi Z, Pan J, Zhang D, Kang S, Zhu L, Dong G, Guo L, Zeng D, Zhang G, Xie L, Xiong G, Li J, and Qian Q. (2015) A Rare Allele of GS2 Enhances Grain Size and Grain Yield in Rice. Mol Plant. 8:1455-1465.

Lyu J, Wang D, Duan P, Liu Y, Huang K, Zeng D, Zhang L, Dong G, Li Y, Xu R, Zhang B, Huang X, Li N, Wang Y, Qian Q, and Li Y. (2020) Control of Grain Size and Weight by the GSK2-LARGE1/OML4 Pathway in Rice. Plant Cell. 32:1905-1918.

Ruan B, Shang L, Zhang B, Hu J, Wang Y, Lin H, Zhang A, Liu C, Peng Y, Zhu L, Ren D, Shen L, Dong G, Zhang G, Zeng D, Guo L, Qian Q, and Gao Z. (2020) Natural variation in the promoter of TGW2 determines grain width and weight in rice. New Phytol. 227:629-640.

Wang Y, Xiong G, Hu J, Jiang L, Yu H, Xu J, Fang Y, Zeng L, Xu E, Xu J, Ye W, Meng X, Liu R, Chen H, Jing Y, Wang Y, Zhu X, Li J, and Qian Q. (2015) Copy number variation at the GL7 locus contributes to grain size diversity in rice. Nat Genet. 47:944-948.

Zhang X, Wang J, Huang J, Lan H, Wang C, Yin C, Wu Y, Tang H, Qian Q, Li J, and Zhang H. (2012) Rare allele of OsPPKL1 associated with grain length causes extra-large grain and a significant yield increase in rice. Proc Natl Acad Sci U S A. 109:21534-21539.

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.06.023