近日，Plant Physiology 在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學作物遺傳改良國家重點實驗室趙云德課題組題為“PINOID is required for formation of the stigma and style in rice” 的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)水稻中PID基因直接控制水稻柱頭和花柱的有無。值得一提的是，Plant Physiology同期還背靠背發(fā)表了揚州大學于恒秀教授及中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所程祝寬研究員團隊合作的題為“OsPINOID Regulates Stigma and Ovule Initiation through Maintenance of the Floral Meristem by Auxin Signaling ”研究論文，兩篇文章結(jié)論一致，互為佐證。

　　該研究通過反向遺傳篩選發(fā)現(xiàn)OsPID基因突變之后水稻的柱頭發(fā)育出現(xiàn)了嚴重的缺陷。其中OsPID-1突變體是一個表型比較強的突變體，主要表現(xiàn)出柱頭完全退化的性狀，完全不能結(jié)實。OsPID-2為弱等位突變體，該突變體的柱頭會發(fā)生退化，其上的毛刷狀結(jié)構(gòu)會變得稀疏，但是該突變體可以保持30%左右的結(jié)實率。隨后作者通過遺傳互補試驗成功地回補了OsPID-1的突變表型。但是在互補的植株中，作者發(fā)現(xiàn)當OsPID的表達量升高后柱頭的數(shù)目反而會增加，如此推測OsPID可以正調(diào)控水稻柱頭的發(fā)育。因此我們直接將OsPID在水稻中進行了組成型表達，結(jié)果顯示OsPID的組成型表達植株中，有較多的小花出現(xiàn)了柱頭增多的性狀。由此說明OsPID可以正向調(diào)節(jié)柱頭的數(shù)目。

　　但是OsPID基因在水稻中突變后的表型與擬南芥和玉米有較大不同，擬南芥的PID突變體中柱頭的發(fā)育并不受影響。玉米中的PID（BIF2）突變之后表現(xiàn)出很強的“pin”的表型，但是并沒有發(fā)現(xiàn)比較明顯的柱頭發(fā)育缺陷。研究人員推測水稻中PID基因突變之后沒有出現(xiàn)“pin”的表型可能是因為PID基因家族的功能冗余或者PID與其它生長素相關(guān)基因之間的功能冗余導致的。據(jù)此，作者分別構(gòu)建了ospid/ospidb以及ospid/osnpy的雙突變體，發(fā)現(xiàn)ospidb不能加強ospid在小花結(jié)構(gòu)上的缺陷，同時雙突變體的穗分支并沒有出現(xiàn)明顯的減少，但是在ospid突變體背景中引入osnpy突變則導致水稻的花序發(fā)育出現(xiàn)嚴重缺陷，表現(xiàn)出不長小花的光桿穗子。表明ospid與osnpy存在遺傳上的互作共同調(diào)控水稻穗的發(fā)育。

　　加州大學圣地亞哥分校趙云德教授為本文通訊作者，*作者為華中農(nóng)業(yè)大學和玉兵博士。華中農(nóng)業(yè)大學熊立仲教授、王榮臣教授、中國科學院植物研究所劉春明教授、香港中文大學姜里文教授對研究進行了相關(guān)的指導和幫助。本研究得到國家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ棥⑷A中農(nóng)業(yè)大學作物遺傳改良國家重點實驗室的資助。

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