植生生態所發現水稻落粒調控新基因

　　野生稻的種子成熟時便自動脫落，這有利于種子的傳播和存活。但是，“易落粒性”對以收獲成熟稻谷為目標的栽培稻品種而言，就會帶來收獲時的產量減少等負面影響。我們的祖先很早就從選擇落粒性降低的角度開始了對水稻的馴化過程。事實上，現代栽培稻種子落粒性差別很大，這說明落粒是一項多基因控制的復雜性狀。深入全面地了解水稻落粒調控機制，減少因落粒帶來的產量損失，具有重要的農業意義。

　　中科院上海生命科學研究院植生生態所/國家基因研究中心韓斌研究組周艷、呂丹鳳等研究生和其他研究人員，將野生稻W1943的第四號染色體導入到栽培稻廣陸矮4號背景下，構建了一個包含已知落粒基因SH4和qSH1并表現出極易落粒的材料SL4。他們通過對SL4進行γ-ray誘變，篩選到兩個完全不落粒的突變體shat1和shat2。這兩個突變體都不能形成離層，因此種子成熟后需要很大的拉力才能將種子從小枝梗上分離。通過圖位克隆和遺傳轉化驗證，研究人員確定SHAT1基因為一個AP2轉錄因子，與擬南芥的APETALA2基因具有很高的同源性，并且在離層高表達。shat2被確定為SH4基因的一個新的等位突變。與之前報道的栽培稻中sh4的單氨基酸替換突變類型不同，shat2是一個移碼突變，因此被命名為sh4-2。

　　研究人員進一步通過精細的原位雜交分析方法，全面系統地闡述了SHAT1，SH4和qSH1這三個基因的遺傳關系：SH4促進SHAT1在離層的表達，反過來SHAT1也起到維持SH4在離層表達的作用，二者在離層的共同持續表達對于離層的正確形成是必需的。qSH1作用于SH4和SHAT1下游，通過維持SHAT1和SH4在離層的持續表達，從而促進離層的形成。

　　該研究使用了一種巧妙的尋找落粒抑制突變體 (Suppressors) 的方法來發現新的水稻落粒調控基因，并同時與已知的落粒調控基因聯系起來，為水稻落粒研究開啟了新視野。

　　3月9日，研究論文“APETALA2轉錄因子SHAT1對水稻種子落粒的遺傳調控”(Genetic Control of Seed Shattering in Rice by the AP2 Transcription Factor SHATTERING ABORTION1) 在線發表于國際學術期刊The Plant Cell，同期還配發了編輯部評論文章SHAT1, A new player in seed shattering of rice，對該項工作給予了高度評價。