科技日報記者 楊侖

　　水稻抽穗期是指水稻從播種到抽穗(開(kāi)花)所經(jīng)歷的時(shí)間，是決定水稻種植區域和適應性的一個(gè)重要農藝性狀。調控水稻抽穗期基因關(guān)系網(wǎng)絡(luò )復雜，目前認為在水稻中存在兩條相對保守的調控途徑(Hd1-Hd3a/RFT1)和(Ghd7-Ehd1-Hd3a/RFT1)。Ehd1通過(guò)調控成花素基因Hd3a和RFT1的表達來(lái)控制水稻開(kāi)花，Ehd1作為開(kāi)花途徑的核心因子，受多種因子調控。盡管很多個(gè)水稻抽穗期基因已被鑒定，但水稻抽穗期關(guān)系網(wǎng)絡(luò )并不完善，依然需要不斷挖掘新的調控基因，同時(shí)進(jìn)行功能解析，才能進(jìn)一步應用于水稻的分子設計育種。

　　JIPB近日在線(xiàn)發(fā)表了中科院東北地理所卜慶云課題組研究論文，發(fā)現一個(gè)堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子bZIP71是水稻開(kāi)花的抑制子，且遺傳分析表明，bZIP71發(fā)揮功能不依賴(lài)于Heading date 2(Hd2)、Hd4和Hd5等，而是通過(guò)與多梳抑制復合體2(PRC2)的兩個(gè)成員SDG711(SET domain group protein 711)和FIE2(Fertilization independent endosperm 2)的互作，調控Ehd1的H3K27me3水平。

　　卜慶云課題組研究發(fā)現bZIP71過(guò)量表達延遲水稻開(kāi)花，bZIP71敲除突變體提早開(kāi)花。Ehd1、Hd3a和RFT1在bZIP71過(guò)量表達植株中低于野生型，在bZIP71突變體中高于野生型，表明了bZIP71負調控水稻的抽穗期;bZIP71蛋白定位于細胞核中，具有轉錄激活活性及DNA結合能力;進(jìn)一步實(shí)驗表明，bZIP71發(fā)揮功能不依賴(lài)于Ehd1上游的調控因子Hd4、Hd5、和Hd2等，而是直接結合到Ehd1的啟動(dòng)子區域并抑制其表達。

　　那么，bZIP71作為一個(gè)具有轉錄激活因子是如何發(fā)揮抑制靶基因Ehd1表達的呢?深入研究發(fā)現，bZIP71與SDG711和FIE2互作，進(jìn)而招募這兩個(gè)PRC2成員到Ehd1啟動(dòng)子區域，調控Ehd1的H3K27me3水平，導致bZIP71過(guò)量表達植株中 Ehd1的H3K27me3水平顯著(zhù)升高，在bZIP71突變體中降低;此外， bZIP71位于Ehd1的遺傳學(xué)上游，而且二者呈現相反的光周期節律性表達模式。

　　卜慶云研究員課題組近年來(lái)在水稻抽穗期調控研究和分子育種方面中取得了一系列進(jìn)展，探明了Hd2和Hd4是控制東北地區水稻抽穗期的主效基因，決定品種在不同積溫帶的分布;系統鑒定了東北水稻抽穗期的主效和微效基因;首次利用基因編輯技術(shù)縮短水稻抽穗期，有助于快速的引進(jìn)南方水稻資源和使水稻種植區域北移;針對Hd2啟動(dòng)子區域的uORF進(jìn)行基因編輯，可以延遲抽穗期;審定了粳禾系列水稻品種4個(gè);這篇論文發(fā)現了調控水稻抽穗期的新基因bZIP71并解析分子機制，進(jìn)一步豐富了水稻抽穗期網(wǎng)絡(luò )。

　　東北地理所助理研究員李秀峰為論文的第一作者，中國水稻研究所張健研究員、東北地理所方軍研究員和卜慶云研究員為通訊作者，東北林業(yè)大學(xué)的管清杰副教授和孟威副教授也參與了該工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目的資助。

責任編輯： 李夢(mèng)一