万建民创新团队在水稻穗型与粒型调控研究中取得新进展

作物科学研究所万建民创新团队最近在国际权威刊物《The plant Journal》在线发表了题为“An evolutionarily conserved gene, FUWA, plays a role in determining panicle architecture, grain shape and weight in rice”的研究论文。该论文第一作者为陈隽博士与高赫博士，通讯作者为万建民教授。

穗型及粒型是水稻重要的农艺性状，与稻米的产量以及外观和加工品质紧密相关。其中水稻直立穗型是继矮化和理想株型育种后，在适应更高产要求中的又一项重要的形态变化，在我国北方地区大面积推广，成为株型育种的一项重要形态指标。

水稻穗型和粒型的形成是受多基因控制的数量性状，形成的过程中包含表达水平与蛋白水平的复杂调控过程，其机制尚未明确，许多与之相关的基因仍有待被分离和鉴定。

万建民领导的作物功能基因组学创新团队以水稻宽粒和直立穗突变体fuwa为材料，通过图位克隆的方法鉴定分离了一个水稻粒型和穗型的关键调控因子FUWA。该基因编码一个含有NHL结构域的未知功能蛋白，该结构域的功能在植物中未见报道。研究发现，FUWA主要在穗原基和小花原基部位表达，通过负调控细胞分裂影响稻穗的生长发育。对125份来自16个不同地区水稻品种的FUWA编码区的测序和遗传多样性分析结果表明，FUWA基因在这些资源中高度保守。在所测的普通野生稻中一共存在13种FUWA氨基酸单倍型，而受瓶颈效应影响，栽培中只包含一种单倍型（Hap_1）。遗传转化实验结果表明，普通野生稻中的13种单倍型以及玉米高粱中的FUWA同源基因都可以恢复fuwa突变体的表型，表明fuwa是一个自然界中暂未发现的新的遗传变异资源且FUWA同源基因在其他禾本科植物中行使类似的调控细胞分裂的功能。

该研究为阐明水稻粒型与穗型形成的分子机制提供理论依据，同时对挖掘和利用新的遗传变异资源起到积极的推动作用。在线链接为：http://dx.doi.org/10.1111/tpj.12895