近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心陳志強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在國際著名學(xué)術(shù)期刊New Phytologist（影響因子10.323）在線發(fā)表了題為“The DnaJ Domain-containing Heat Shock Protein NAL11 Determines Plant Architecture by Mediating GA homeostasis in Rice (Oryza sativa L.)”的學(xué)術(shù)論文。解析了熱激蛋白NAL11通過調(diào)控赤霉素（GA）穩(wěn)態(tài)影響水稻株型建成的機(jī)制，并揭示了水稻株型調(diào)控中存在的微調(diào)與平衡機(jī)制。

　　株型是水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。團(tuán)隊(duì)前期鑒定了調(diào)控水稻株型的熱激蛋白基因NAL11（NARROW LEAF 11），在此基礎(chǔ)上，本研究挖掘了其具備育種潛力的稀有等位型NAL11-923del-1552，其相對較高的表達(dá)水平，促進(jìn)了“少蘗、大穗、壯桿”的理想株型建成。進(jìn)一步的功能解析，明確了NAL11參與赤霉素的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，影響細(xì)胞周期和細(xì)胞增殖，從而介導(dǎo)水稻株型的調(diào)控。有趣的是，通過分子與遺傳研究發(fā)現(xiàn)，重要的理想株型基因IPA1，作為轉(zhuǎn)錄因子可直接結(jié)合至NAL11-923del-1552所缺失的片段中并下調(diào)NAL11的表達(dá)。而NAL11-923del-1552因缺失了IPA1的3個(gè)結(jié)合元件，部分避開了IPA1對其的負(fù)調(diào)節(jié)作用，從而保障了水稻相對較高的赤霉素活性與生物量。該研究揭示了一種水稻株型調(diào)控的微調(diào)與平衡機(jī)制，且為緩解伴隨IPA1的育種利用帶來的赤霉素缺陷提供了一種積極策略。

　　本研究揭示了水稻株型調(diào)控中存在的一種微調(diào)與平衡機(jī)制，即在含IPA1優(yōu)勢等位的材料中，負(fù)調(diào)控NAL11表達(dá)保障了一定的分蘗數(shù)和產(chǎn)量，而在不含IPA1優(yōu)勢等位的材料中，NAL11的增強(qiáng)表達(dá)促進(jìn)了理想株型建成，兩者協(xié)同調(diào)控水稻株型。此外，本研究還發(fā)掘了NAL11的稀有優(yōu)異等位型，在秈稻和粳稻的現(xiàn)有品種中還少有滲入，在水稻育種中仍具備良好的應(yīng)用前景。

　　該研究的主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)：（1）揭示了熱激蛋白調(diào)控水稻株型的作用機(jī)制，拓寬了對熱激蛋白影響植物生長發(fā)育的認(rèn)知。（2）發(fā)掘了優(yōu)異等位型NAL11-923del-1552，豐富了水稻株型育種的遺傳資源。（3）揭示了NAL11-923del-1552促進(jìn)“少蘗、大穗、壯桿”理想株型建成與IPA1之間的調(diào)控關(guān)系，并從赤霉素途徑闡述了二者的作用機(jī)制。（4）探討了自然變異NAL11-923del-1552在水稻株型建成與育種利用中的生物學(xué)意義。

　　陳志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)已畢業(yè)博士生羅立新為該論文第一作者，陳志強(qiáng)教授為論文主要通訊作者，肖武名副研究員為論文共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的支持。

文圖/國家航天育種工程技術(shù)研究中心