我科學(xué)家揭示水稻分蘗機(jī)理 盡顯秈粳雜交優(yōu)勢(shì)

日前，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》以研究論文形式，在線發(fā)表了我國科學(xué)家一項(xiàng)有關(guān)水稻分枝（蘗）形成機(jī)制研究的突破性進(jìn)展——中國農(nóng)科院作科所萬建民課題組與南京農(nóng)大作物遺傳和種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，首次在遺傳和生化層面上證實(shí)了一種被稱為“D53”的蛋白參與調(diào)控水稻分蘗的機(jī)理，為水稻亞種間雜交優(yōu)勢(shì)利用提供了有用材料。

水稻包括秈、粳兩個(gè)亞種。此前的雜交稻由于均屬亞種內(nèi)雜交（即秈秈雜交、粳粳雜交），單產(chǎn)提高已逼近極限；更大的增產(chǎn)空間，公認(rèn)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(jié)實(shí)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(chǎn)量形成的基礎(chǔ)）。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(gè)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(xué)惠贈(zèng)）進(jìn)行測(cè)定，表明d53是一個(gè)獨(dú)腳金內(nèi)酯不敏感突變體。通過精細(xì)定位和圖位克隆，獲得了位于水稻第11號(hào)染色體短臂末端的D53基因。該基因編碼一個(gè)新的在結(jié)構(gòu)上與I類Clp ATPase類似的核蛋白。功能分析發(fā)現(xiàn)，在獨(dú)腳金內(nèi)酯存在的條件下，D53蛋白可與兩個(gè)已知的獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)分子D14、D3互作，形成D53-D14-SCFD3蛋白復(fù)合體，D53蛋白被泛素化，進(jìn)而特異地被蛋白酶體系統(tǒng)降解，誘導(dǎo)下游目標(biāo)基因的表達(dá)以及獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)的響應(yīng)。它揭示的水稻分蘗機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)水稻理想株型奠定了基礎(chǔ)；它尋找發(fā)掘顯性矮稈基因的努力，使水稻亞種間雜交優(yōu)勢(shì)利用成為可能。

中科院遺傳所李家洋院士課題組，利用其發(fā)現(xiàn)的水稻矮化多分蘗突變體e9也獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)并得到了與本研究相似的結(jié)論。相關(guān)論文發(fā)表在同期《自然》上。（瞿劍）