科技创新进展：研究揭示调节水稻抽穗的关键基因
近日，我所超级稻育种课题组在Journal of Advanced Research上在线发表了题为“The clock component OsLUX regulates rice heading through recruiting OsELF3-1 and OsELF4s to repress Hd1 and Ghd7”的研究论文，该论文揭示了昼夜节律基因OsLUX通过OsEC复合体靶向抑制水稻开花基因Hd1和Ghd7的表达来直接调控水稻抽穗的作用机理。
生物钟参与调节植物的生长发育过程如开花、抗逆和次生代谢等。开花时间(作物中的抽穗期)决定作物的生殖生长和最优产量，是生物钟系统的一个主要输出途径，由复杂的遗传网络控制，生物钟通过协调内部生理和外部环境因素来精细调控作物开花。
研究团队发现水稻中的一个生物钟关键基因OsLUX，其编码含有MYB结构域的转录因子，通过调控水稻关键开花基因Hd1和Ghd7进而调控水稻开花。研究人员从日本晴突变体库中获得一个极端晚抽穗突变体，命名为extremely late heading 1 （elh1）。通过Mutmap分析及转基因验证，证明了OsLUX响应elh1的极端晚抽表型。进一步研究发现，OsLUX类似于拟南芥LUX，能够招募另外两个生物钟组分OsELF3-1和OsELF4s形成evening complex（EC）复合体，且OsELF3-1能够促进OsLUX入核。遗传实验表明EC复合体的不同组分表现出不同效应的开花表型，oself3-1 oself4s双突表现出类似于oself3-1的晚抽表型，oslux oself3-1双突表现出类似于oslux的极端晚抽穗的表型。此外，该复合体通过LUX Binding Site（LBS）直接靶向抑制Hd1和Ghd7的表达。遗传实验表明，Hd1和Ghd7作用于OsLUX的下游从而调控水稻开花。本研究建立了OsELF4s‒OsELF3-1‒OsLUX‒Hd1/Ghd7 分子模块来调控水稻抽穗期，为水稻高产优质育种提供了新的理论基础。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划与中国农科院科技创新工程等项目的资助。在读博士生徐鹏为本文的第一作者，程式华研究员、曹立勇研究员和吴玮勋副研究员为该论文的共同通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2022.08.001