我科學家揭示水稻分蘗機理 盡顯秈粳雜交優勢

日前，國際頂級學術期刊《自然》以研究論文形式，在線發表了我國科學家一項有關水稻分枝（蘗）形成機制研究的突破性進展——中國農科院作科所萬建民課題組與南京農大作物遺傳和種質創新國家重點實驗室合作，首次在遺傳和生化層面上證實了一種被稱為“D53”的蛋白參與調控水稻分蘗的機理，為水稻亞種間雜交優勢利用提供了有用材料。

水稻包括秈、粳兩個亞種。此前的雜交稻由于均屬亞種內雜交（即秈秈雜交、粳粳雜交），單產提高已逼近極限；更大的增產空間，公認需由亞種間雜交（即秈粳雜交）獲得。但秈粳雜交種普遍植株偏高、易倒伏，育性差、結實率低，培育分蘗少、莖稈粗壯、穗大的理想株型難（其中分蘗是產量形成的基礎）。為此，該課題組從水稻分蘗、部分顯性矮稈、理想株型等角度開展了探索性研究。

研究人員利用一個部分顯性水稻矮化多分蘗突變體（dwarf 53，即d53，由日本九州大學惠贈）進行測定，表明d53是一個獨腳金內酯不敏感突變體。通過精細定位和圖位克隆，獲得了位于水稻第11號染色體短臂末端的D53基因。該基因編碼一個新的在結構上與I類Clp ATPase類似的核蛋白。功能分析發現，在獨腳金內酯存在的條件下，D53蛋白可與兩個已知的獨腳金內酯信號分子D14、D3互作，形成D53-D14-SCFD3蛋白復合體，D53蛋白被泛素化，進而特異地被蛋白酶體系統降解，誘導下游目標基因的表達以及獨腳金內酯信號的響應。它揭示的水稻分蘗機理，為實現水稻理想株型奠定了基礎；它尋找發掘顯性矮稈基因的努力，使水稻亞種間雜交優勢利用成為可能。

中科院遺傳所李家洋院士課題組，利用其發現的水稻矮化多分蘗突變體e9也獨立完成相關實驗并得到了與本研究相似的結論。相關論文發表在同期《自然》上。（瞿劍）