MOC1等基因調控水稻分蘗芽的伸長

　　分蘗是決定水稻產量的核心要素之一。水稻分蘗形成一般認為包括分蘗芽的形成與分蘗芽的伸長兩個獨立的生物學過程。解析水稻分蘗形成的分子機理具有重要的科學意義與理論價值，同時對水稻株型改良及品種設計具有重要的應用價值。在過去二十余年，中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物基因組學國家重點實驗室李家洋院士及其合作者對水稻分蘗的調控機制進行了系統深入研究。通過對水稻單分蘗突變體的研究，克隆了調控水稻分蘗形成的首個關鍵基因MOC1（Monoculm 1）（Li et al., Nature, 422: 618-621, 2003）及其它重要基因如MOC3（Lu et al., JGG, 42:71-78, 2015）。MOC1編碼植物特異的GRAS家族蛋白，MOC3是擬南芥中WUS在水稻中的同源基因，然而對這些關鍵基因的分子機理研究仍處于空白，是亟待解決的科學問題。

圖 MOC3、MOC1和FON1協同調控水稻分蘗芽的伸長

　　近期，李家洋課題組研究發現MOC3是一個具有轉錄激活活性的轉錄因子，并鑒定到了一個它的下游基因FON1，是擬南芥CLV1在水稻中的同源基因。MOC3能夠直接結合FON1的啟動子區并激活它的表達。FON1在分蘗芽部位表達，特異調控分蘗芽的伸長，而不影響分蘗芽的起始，并最終使得fon1突變體出現分蘗數目顯著減少的表型。進一步研究發現MOC3和MOC1不但是分蘗芽起始的關鍵因子，而且能夠調控分蘗芽的伸長，而且MOC1可以和MOC3發生蛋白互作，并作為MOC3的共激活因子進一步增強FON1的表達。該研究建立了分蘗芽形成和伸長之間的分子調控網絡，并揭示了一條水稻中特異的WUS-CLV通路，表明單雙子葉植物在這一調控機制上存在分化，是該領域的一項重要進展。

　　該論文于2019年4月28日在線發表于Molecular Plant (DOI: https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.04.008)，該研究得到國家自然科學基金等項目的資助。