近日，Plant Physiology 在線發表了華中農業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。該研究發現水稻中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同期還背靠背發表了揚州大學于恒秀教授及中國科學院遺傳與發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，兩篇文章結論一致，互為佐證。

　　該研究通過反向遺傳篩選發現OsPID基因突變之后水稻的柱頭發育出現了嚴重的缺陷。其中OsPID-1突變體是一個表型比較強的突變體，主要表現出柱頭完全退化的性狀，完全不能結實。OsPID-2為弱等位突變體，該突變體的柱頭會發生退化，其上的毛刷狀結構會變得稀疏，但是該突變體可以保持30%左右的結實率。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，作者發現當OsPID的表達量升高后柱頭的數目反而會增加，如此推測OsPID可以正調控水稻柱頭的發育。因此我們直接將OsPID在水稻中進行了組成型表達，結果顯示OsPID的組成型表達植株中，有較多的小花出現了柱頭增多的性狀。由此說明OsPID可以正向調節柱頭的數目。

　　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突變體中柱頭的發育并不受影響。玉米中的PID（BIF2）突變之后表現出很強的“pin”的表型，但是并沒有發現比較明顯的柱頭發育缺陷。研究人員推測水稻中PID基因突變之后沒有出現“pin”的表型可能是因為PID基因家族的功能冗余或者PID與其它生長素相關基因之間的功能冗余導致的。據此，作者分別構建了ospid/ospidb以及ospid/osnpy的雙突變體，發現ospidb不能加強ospid在小花結構上的缺陷，同時雙突變體的穗分支并沒有出現明顯的減少，但是在ospid突變體背景中引入osnpy突變則導致水稻的花序發育出現嚴重缺陷，表現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控水稻穗的發育。

　　加州大學圣地亞哥分校趙云德教授為本文通訊作者，*作者為華中農業大學和玉兵博士。華中農業大學熊立仲教授、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的指導和幫助。本研究得到國家轉基因專項、華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室的資助。

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