林鴻宣院士PLOS發表水稻遺傳學成果

　　生物通報道：每穗粒數——水稻產生改良的一個有價值的農藝學性狀，受到生殖分生組織活性的極大影響。反過來，這種活性受到轉錄和植物激素調節因子的控制，特別是KNOX蛋白和細胞分裂素。然而，由于植物激素調節因子之間串擾的復雜性，GAs在水稻這些過程中的作用以及調控網絡如何起作用，還鮮為人知。

　　10月20日，在國際著名學術期刊《PLOS Genetics》發表的一項研究中，來自中科院上海生命科學研究院、沈陽農業大學、中國農科院的科學家們，在水稻中確定了一個新的GA生物合成基因，并展示了其在改善粒數和糧食產量中的作用。該研究還指出，KNOX介導的細胞分裂素-GA活性再平衡機制，調節著花序分生組織的發育和維護過程，從而為高產水稻的育種提供了一種可能的工具。

　　中科院上海生命科學研究院的林鴻宣院士，和中國農科院作物科學研究所的徐建龍研究員，是本文共同通訊作者。林鴻宣于2009年當選為中科院院士，其主要從事作物重要性狀的遺傳與功能基因研究。徐建龍研究員主要從事水稻種質資源高產、抗逆（抗旱、耐鹽堿、耐冷）、抗病基因/QTL的深層挖掘、精細定位、克隆與標記輔助聚合育種研究。延伸閱讀：林鴻宣院士Nature子刊發表水稻遺傳研究新成果；張啟發院士等人PNAS發表水稻新成果；李家洋院士PNAS發表水稻新研究成果。

　　細胞分裂素和赤霉素（GAs）對于調節生殖分生組織的活性，起著拮抗作用。細胞分裂素對分生組織的活性和維護有著積極的影響。在花序分生組織的發育過程中，細胞分裂素的生物合成是通過一個KNOX介導的途徑而被激活的。細胞分裂素活性的增加可導致更高的谷粒數，而GAs可負向地影響分生組織的活性。GA生物合成基因GA20oxs是由KNOX蛋白負向調控的。KNOX蛋白的功能是作為調節劑，平衡分生組織中的細胞分裂素和GA活性。然而，細胞分裂素和GA調控因子連同KNOX蛋白質之間的串擾，以及KNOX介導的激素活性動態平衡如何發揮作用，我們還知之甚少。

　　在這項研究中，研究人員QTL的通過圖位克隆，克隆了一個GA生物合成基因——GNP1，它編碼水稻GA20ox1。NIL-GNP1TQ的穗粒數與產量，顯著高于Lemont品種。在NIL-GNP1TQ中，其啟動子區的序列變異可增加GNP1轉錄本的水平，它們富集在花序分生組織的頂端區。研究人員認為，由于一條KNOX介導的轉錄反饋回路（起因于較高的GNP1轉錄本水平），細胞分裂素活性增加，反過來導致GA代謝基因GA2oxs的表達增加，并減少了GA1和GA3的積累。這種再平衡過程可增加細胞分裂素的活性，從而增加水稻的穗粒數和產量。這些發現揭示了GAs在水稻開花分生組織發育中的重要新作用，并對于細胞分裂素和GA之間的串擾，提供了新的見解。