近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)克隆了水稻花序頂端小穗退化新基因DPS1，揭示了水稻穗敗育的機(jī)理，并首次報(bào)道活性氧的大量積累可能導(dǎo)致水稻花藥角質(zhì)層發(fā)育異常和花粉粒敗育，導(dǎo)致水稻結(jié)實(shí)率下降。該研究有助于了解水稻生殖發(fā)育的機(jī)理，對高產(chǎn)水稻品種的選育具有重要意義。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《新植物學(xué)家( New Phytologist )》上。
世界上一半以上的人口以水稻為主食。水稻籽粒產(chǎn)量取決于穗大小、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率等性狀。不利環(huán)境條件如低溫或高溫脅迫，會導(dǎo)致水稻頂端小穗退化和育性降低，最終導(dǎo)致減產(chǎn)?；ㄋ幨切坌陨称鞴伲弧敖琴|(zhì)層”保護(hù)覆蓋，以避免花藥失水。然而，穗退化和花藥角質(zhì)層發(fā)育的分子機(jī)制仍有待探索。
該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的穗退化和部分不育突變體dps1，該突變體表現(xiàn)為頂部小穗退化和中部小穗育性降低。dps1突變體的花藥顯著變小且呈現(xiàn)白色，花藥中沒有完整花粉粒，其花藥表皮中蠟質(zhì)和角質(zhì)的量顯著減少，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)該突變體的圓錐花絮中出現(xiàn)了活性氧的積累，抗氧化活性降低且細(xì)胞程序性死亡增加。利用圖位克隆技術(shù)獲得了調(diào)控水稻頂部小穗退化的新基因DPS1，該基因編碼的蛋白可參與活性氧的清除。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，dps1突變體與脂肪酸代謝和活性氧穩(wěn)態(tài)相關(guān)的生物過程受到顯著影響，并且蠟和角質(zhì)生物合成相關(guān)的關(guān)鍵基因下調(diào)表達(dá)。
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國政府獎學(xué)金等項(xiàng)目資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nph.16133
