林鸿宣院士PLOS发表水稻遗传学成果

　　生物通报道：每穗粒数——水稻产生改良的一个有价值的农艺学性状，受到生殖分生组织活性的极大影响。反过来，这种活性受到转录和植物激素调节因子的控制，特别是KNOX蛋白和细胞分裂素。然而，由于植物激素调节因子之间串扰的复杂性，GAs在水稻这些过程中的作用以及调控网络如何起作用，还鲜为人知。

　　10月20日，在国际著名学术期刊《PLOS Genetics》发表的一项研究中，来自中科院上海生命科学研究院、沈阳农业大学、中国农科院的科学家们，在水稻中确定了一个新的GA生物合成基因，并展示了其在改善粒数和粮食产量中的作用。该研究还指出，KNOX介导的细胞分裂素-GA活性再平衡机制，调节着花序分生组织的发育和维护过程，从而为高产水稻的育种提供了一种可能的工具。

　　中科院上海生命科学研究院的林鸿宣院士，和中国农科院作物科学研究所的徐建龙研究员，是本文共同通讯作者。林鸿宣于2009年当选为中科院院士，其主要从事作物重要性状的遗传与功能基因研究。徐建龙研究员主要从事水稻种质资源高产、抗逆（抗旱、耐盐碱、耐冷）、抗病基因/QTL的深层挖掘、精细定位、克隆与标记辅助聚合育种研究。延伸阅读：林鸿宣院士Nature子刊发表水稻遗传研究新成果；张启发院士等人PNAS发表水稻新成果；李家洋院士PNAS发表水稻新研究成果。

　　细胞分裂素和赤霉素（GAs）对于调节生殖分生组织的活性，起着拮抗作用。细胞分裂素对分生组织的活性和维护有着积极的影响。在花序分生组织的发育过程中，细胞分裂素的生物合成是通过一个KNOX介导的途径而被激活的。细胞分裂素活性的增加可导致更高的谷粒数，而GAs可负向地影响分生组织的活性。GA生物合成基因GA20oxs是由KNOX蛋白负向调控的。KNOX蛋白的功能是作为调节剂，平衡分生组织中的细胞分裂素和GA活性。然而，细胞分裂素和GA调控因子连同KNOX蛋白质之间的串扰，以及KNOX介导的激素活性动态平衡如何发挥作用，我们还知之甚少。

　　在这项研究中，研究人员QTL的通过图位克隆，克隆了一个GA生物合成基因——GNP1，它编码水稻GA20ox1。NIL-GNP1TQ的穗粒数与产量，显著高于Lemont品种。在NIL-GNP1TQ中，其启动子区的序列变异可增加GNP1转录本的水平，它们富集在花序分生组织的顶端区。研究人员认为，由于一条KNOX介导的转录反馈回路（起因于较高的GNP1转录本水平），细胞分裂素活性增加，反过来导致GA代谢基因GA2oxs的表达增加，并减少了GA1和GA3的积累。这种再平衡过程可增加细胞分裂素的活性，从而增加水稻的穗粒数和产量。这些发现揭示了GAs在水稻开花分生组织发育中的重要新作用，并对于细胞分裂素和GA之间的串扰，提供了新的见解。