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Nature Plants: 发现控制水稻粒长的关键因子GL2

http://www.nature.com/articles/nplants2015195

Control of grain size and rice yield by GL2-mediated brassinosteroid responses
Ronghui Che,Hongning Tong,Bihong Shi,Yuqin Liu,Shanru Fang,Dapu Liu,Yunhua Xiao,Bin Hu,Linchuan Liu,Hongru Wang,Mingfu Zhao & Chengcai Chu

Abstract

Given the continuously growing population and decreasing arable land, food shortage is becoming one of the most serious global problems in this century1. Grain size is one of the determining factors for grain yield and thus is a prime target for genetic breeding2,3. Although a number of quantitative trait loci (QTLs) associated with rice grain size have been identified in the past decade, mechanisms underlying their functions remain largely unknown4,5. Here we show that a grain-length-associated QTL, GL2, has the potential to improve grain weight and grain yield up to 27.1% and 16.6%, respectively. We also show that GL2 is allelic to OsGRF4 and that it contains mutations in the miR396 targeting sequence. Because of the mutation, GL2 has a moderately increased expression level, which consequently activates brassinosteroid responses by upregulating a large number of brassinosteroid-induced genes to promote grain development. Furthermore, we found that GSK2, the central negative regulator of rice brassinosteroid signalling, directly interacts with OsGRF4 and inhibits its transcription activation activity to mediate the specific regulation of grain length by the hormone. Thus, this work demonstrates the feasibility of modulating specific brassinosteroid responses to improve plant productivity.


人类之子全都是为死而生。
              --------《阙特勤碑》
本帖最后由 Ryan 于 2015-12-25 18:37 编辑

http://www.plantgenomics.genetic ... 151222_4501148.html

储成才研究组在水稻籽粒大小调控机制研究中取得重要进展

    水稻产量由分蘖数、穗粒数和粒重三要素所决定。所谓分蘖数是指每一株水稻发育到后期所产生的分枝数,而穗粒数是指每一分枝上拥有的籽粒数,粒重则是指每粒种子的重量,很大程度上粒重由种子的大小和灌浆程度所决定。尽管分蘖数、穗粒数和粒重最终决定了水稻产量,然而,在实际育种工作中,这三者间却存在非常强的负相关,也就是说,分蘖数增加往往导致穗粒数减少或籽粒变小,穗粒数增加常常会导致分蘖数减少、籽粒变小,籽粒变大导致分蘖数减少或穗粒数减少等。因此,在育种实践中,育种家很难获得三者同时具有正向效应的育种材料。  

    中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究组与福建农科院赵明富研究组经过10多年的合作,从一个非常稀有的水稻大粒材料RW11中克隆了一个控制水稻粒长的显性关键因子GL2。GL2编码一个植物类特异性转录因子——生长调控因子,通过常规的杂交将RW11中的GL2回交转育到小粒水稻品种博白B中,改良的博白B品种籽粒灌浆速度明显加快,千粒重由19.38克增加到24.64克,增加27.1%,最为重要的是,含有GL2的近等基因系不仅籽粒增大,分蘖数和穗粒数也有显著增加,从而使单株产量增加16.6%。进一步通过生理、生化及遗传学等手段对GL2调控水稻籽粒大小的分子机制进行详细研究,科研人员发现了重要植物激素——油菜素内酯信号途径下游的一条调控籽粒大小的特异性分支途径,这项研究不仅诠释了调控水稻籽粒大小的分子机制,更为重要的是,为水稻高产育种提供了非常难得的育种材料和基因资源。  

    该项研究成果于2015年12月22日在线发表在Nature Plants杂志(DOI: 10.1038/NPLANTS.2015.195)上。储成才研究组博士后车荣会博士和童红宁副研究员为该文章的共同第一作者。该项研究得到了自然科学基金委和中国科学院的资助。

1  GL2特异性的调控籽粒大小而不改变株型。BBB,博白B,小粒水稻品种;RW11,大粒水稻品种。NIL-GL2,利用GL2改良的博白B品种。

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转自 生物通:http://www.ebiotrade.com/newsf/2015-12/20151222135925462_2.htm

他们还证实GL2是OsGRF4的等位基因,它的miR396靶向序列中包含了一些突变。由于这一突变,GL2表达水平略升高,由此通过上调一些油菜素内酯诱导的基因来激活油菜素内酯反应促进了谷粒发育。此外,他们还发现水稻油菜素内酯信号中心负调控因子GSK2直接与OsGRF4互作,抑制了它的转录激活活性,介导了激素对粒长的特异调控。

由此,这项研究证实了通过调节特异油菜素内酯反应来提高植物生产力的可行性。
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