科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳

挖掘水稻新的抽穗期基因并解析其作用機(jī)制，對(duì)培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的水稻品種具有重要意義。6月19日，中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》刊發(fā)的論文中指出，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)克隆一個(gè)在長(zhǎng)日照條件下特異性調(diào)控水稻抽穗的基因，發(fā)現(xiàn)其可以調(diào)控水稻的生物鐘核心基因OsCCA1的mRNA剪接，影響水稻抽穗期。

“在一定范圍內(nèi)，水稻接收的光照越短，抽穗越快，水稻越早熟。”論文的共同通訊作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授周時(shí)榮介紹，抽穗期影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)，水稻的抽穗受光信號(hào)與內(nèi)源生物鐘系統(tǒng)的復(fù)雜調(diào)控。然而光信號(hào)如何整合至生物鐘網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制仍迷霧重重。

此次研究中，科研團(tuán)隊(duì)克隆了一個(gè)在長(zhǎng)日照條件下特異性調(diào)控水稻抽穗的基因ELD1。該基因功能完全缺失會(huì)導(dǎo)致水稻胚胎死亡，但特定氨基酸的突變可顯著促進(jìn)抽穗而沒(méi)有明顯的農(nóng)藝性狀缺陷。

周時(shí)榮介紹，ELD1可與OsNKAP蛋白及多個(gè)核心mRNA剪接因子互作。ELD1在全基因組范圍內(nèi)能夠調(diào)控上千個(gè)基因的可變剪接，特別是在生物鐘核心基因OsCCA1上介導(dǎo)多個(gè)位點(diǎn)的剪接事件。

“植物和人一樣，都有生物鐘。不同的生物鐘節(jié)律，影響了水稻的抽穗。ELD1主要通過(guò) OsCCA1-Hd1通路影響水稻抽穗期。”周時(shí)榮說(shuō)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，光信號(hào)通過(guò)光敏色素phyB調(diào)控ELD1，再影響OsCCA1，從而調(diào)控水稻的生物鐘。

周時(shí)榮介紹，本研究不僅揭示了光信號(hào)調(diào)控水稻抽穗期的全新機(jī)制，且在分子育種上取得突破。科研團(tuán)隊(duì)利用堿基編輯技術(shù)對(duì)ELD1關(guān)鍵氨基酸進(jìn)行定點(diǎn)突變，為寧粳7號(hào)、寧粳4號(hào)等優(yōu)良品種培育出早抽穗新種質(zhì)，為植物發(fā)育必需基因在育種中的應(yīng)用提供了新范式。

“本研究為解決秈粳雜交F1代超親遲熟問(wèn)題提供了重要基因資源和理論支撐，對(duì)培育廣適性水稻新品種具有重要意義。”周時(shí)榮說(shuō)。