東北地理所在水稻地上穗發育及地下根系發育調控機制上取得系列新進展
水稻每穗穎花數是產量的重要構成因素，并且具有較大的變異性和可調性，增加每穗穎花數是提高水稻庫容和產量潛力的重要途徑。穎花退化易在不利的氣候、栽培措施不當等條件下發生，對產量造成嚴重影響，以往的研究大多對其生理機制進行了探索，而對其遺傳的分子機制研究不多。因此，了解穎花退化的分子機制，挖掘參與穗發育的關鍵基因，對指導培育高產水稻品種具有重要意義。
近日，安徽省農業科學院水稻研究所倪大虎團隊和中國科學院東北地理與農業生態研究所方軍團隊在Plant, Cell & Environment（中科院一區TOP）上發表了題為“Ca2+ Deficiency Triggers Panicle Degeneration in Rice Mediated by Ca2+/H+Exchanger OsCAX1a”的研究論文，發現水稻也怕“缺鈣”，詳細闡述了OsCAX1a在水稻鈣離子運輸和分配中的重要作用，探究了鈣缺乏誘發水稻穎花退化的內在機理（圖1），為進一步精準施肥提高水稻的產量打下了基礎。
圖1 OsCAX1a在水稻Ca2+運輸和分配分子機制
水稻所甘泉博士為論文第一作者，中科學東北地理與農業生態研究所方軍研究員、水稻所倪大虎研究員為論文共同通訊作者；研究得到了安徽省重點研發計劃、安徽省自然科學基金和水稻遺傳育種安徽省重點實驗室開放基金的支持。
根系是植物吸收養分和水分的主要器官，根生就生，根亡則亡；作物根系決定產量。
因此，尋找水稻根系發育調控基因并驗證其功能一直是水稻育種工作者關注的重點之一。我所方軍研究團隊與興安盟農牧業科學研究所徐興健研究團隊合作，在Rice（中科院一區TOP）上發表了題為“Ubiquitin-conjugating enzyme OsUBC11 affects the development of roots via auxin pathway”研究論文，研究人員鑒定出一個泛素結合酶基因OsUBC11調控了水稻主根及側根的伸長，闡釋了OsUBC11參與生長素途徑來調控根的發育，為水稻根系發育研究及泛素結合酶分子調控機制提供新的思路（圖2）。這對水稻根系發育調控網絡提供重要補充，也為泛素結合酶家族基因的具體分子調控機制提供了新見解。
圖2 OsUBC11分子調控機制
中國科學院東北地理與農業生態研究所博士生韓云飛為該論文第一作者，方軍研究員和興安盟農牧科學研究所徐興健研究員為共同通訊作者。相關工作得到中科院先導項目(XDA28100301)、國家自然科學基金(U20A2025)等項目聯合資助。
論文信息如下:
Quan Gan, Fengshun Song,Chuanzhong Zhang, Zhongmin Han, Bin Teng, Cuixiang Lin, Dongfang Gu, Jiajia Wang, Huan Pei, Ji Wu, Jun Fang*,Dahu Ni*. 2023. Ca2+ Deficiency Triggers Panicle Degeneration in Rice Mediated by Ca2+/H+Exchanger OsCAX1a. Plant, Cell & Environment. doi.org/10.1111/pce.14550
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14550
Yunfei Han, Chuanzhong Zhang, Hanjing Sha, Xiaojing Wang, Yue Yu, Jia Liu, Guangxin Zhao, Jingying Wang, Guankai Qiu, Xingjian Xu* and Jun Fang*. 2023. Ubiquitin-conjugating enzyme OsUBC11 affects the development of roots via auxin pathway. Rice. doi.org/10.1186/s12284-023-00626-3
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