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分蘖(tiller) 音:fenniè。禾本科等植物在地面以下或接近地面处所发生的分枝。产生于比较膨大而贮有丰富养料的分蘖节上。直接从主茎基部分蘖节上发出的称一级分蘖,在一级分蘖基部又可产生新的分蘖芽和不定根,形成次二级分蘖。在条件良好的情况下,可以形成第三级、第四级分蘖。
分蘖角度是禾本科植物的分蘖与主茎之间的夹角,与作物群体产量密切相关。解析水稻分蘖角度调控的分子机制对于改良水稻株型进而提高产量具有重要的理论意义和应用价值。长期以来,研究人员主要通过遗传学手段发掘了调控水稻分蘖角度的主效QTL和调控基因。然而,分蘖角度是一个复杂的农艺性状,受到多种因素的共同调控,面对一些更具应用潜力的微效基因,单纯依靠传统的遗传学方法进行克隆非常困难。因此,寻求挖掘水稻分蘖角度调控基因的新方法成为了该领域亟待解决的重要问题。
近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所王永红团队与李家洋团队合作,以重力反应为切入点,结合RNA-seq技术和生物信息学方法,通过研究水稻茎重力反应过程中的动态转录组变化,探索出了一条挖掘水稻分蘖角度调控基因以及调控通路的有效途径,为该领域的研究提供了新思路。在该研究中,基于水稻茎重力反应过程中的高分辨率动态转录组变化,揭示了一条水稻分蘖角度调控的核心途径(图)。其中,HEAT STRESS TRANSCRIPTIONAL FACTOR 2D (HSFA2D)是一个重力反应早期响应基因,该基因通过影响LAZY1基因(Li et al., 2007)的表达调控生长素在茎基部的不对称分布,进而诱导WUSCHEL RELATED HOMEOBOX6(WOX6)和WOX11在水稻茎基部呈现不对称表达。研究表明,水稻WOX6 和WOX11很可能是分蘖角度调控途径中的核心转录因子。该研究不仅在重力反应、生长素和水稻分蘖角度之间建立了直接的分子联系,同时也为系统解析水稻分蘖角度的调控网络进而挖掘有利用价值的基因提供了重要信息。