山东农业大学揭示重要驯化基因PROG1介导LAZY1调控水稻分蘖角度的分子机制

作物的分蘖角度是指最外侧分蘖与垂直线之间的夹角，反映了作物株型的松散程度， 合适的分蘖角度是作物在单位面积土地上实现高产的重要保障。由匍匐生长、低产的野生稻向直立、高产的栽培稻驯化极大地促进了水稻的产量提高。控制野生稻匍匐生长的关键基因PROSTRATE GROWTH 1 （PRGO1）编码C2H2类型的锌指蛋白转录因子, 该转录因子的过量表达导致水稻匍匐生长。然而它的遗传调控机制目前仍然不是很清楚。LAZY1（LA1）是第一个被克隆到的水稻分蘖角度关键调控基因，通过影响生长素的侧向运输调控水稻分蘖角度和重力反应。然而其上游的调控因子仍有待鉴定。

近日，山东农业大学生命科学学院在The Crop Journal在线发表了题为“PROG1 acts upstream of LAZY1 to regulate rice tiller angle as a repressor”的研究论文。作者对调控水稻分蘖角度的两个关键基因PROG1和LA1之间的遗传调控关系进行了研究，揭示了它们介导水稻分蘖角度和茎的重力反应的分子机制。

研究者发现，水稻关键驯化基因PROG1通过调控茎向地性和LA1介导的生长素的不对称分布来控制水稻分蘖角度。PROG1作为转录抑制因子，负调控LA1在水稻幼苗中的表达。LA1的过表达部分挽救了PROG1互补转基因植株（prog1-D）较大的分蘖角（图1和图2）。双突变体分析表明，PROG1在LA1的上游调控茎向地性和分蘖角度（图3）。la1抑制子（Suppressors of lazy1, SOL1）编码作用于独脚金内酯信号通路的关键因子DWARF3 （D3），sol1突变体通过恢复LA1的转录来抑制prog1-D的分蘖角度变大的表型角（图4和图5）。光依赖的PROG1-LA1转录调控模块的发现，为水稻分蘖角的遗传调控提供了新的思路，丰富了水稻分蘖角度的遗传调控网络。

作者和基金项目

山东农业大学生命科学学院硕士研究生张寒和博士研究生李响为该文共同第一作者，王文广副教授为通信作者。该研究得到山东省“一事一议”引进顶尖人才项目和山东省自然科学基金面上项目（ZR2022MC082）的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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