科技创新进展：首次揭示水稻动态株型形成机理
近日，我所超级稻育种团队在Theoretical and Applied Genetics在线发表了题为“Photoperiod and gravistimulation‑associated Tiller Angle Control 1 modulates dynamic changes in rice plant architecture”的研究论文，揭示了TAC1在自然长日照条件下调控水稻“分蘖期散生-抽穗期挺立-成熟期再散生”动态株型机制，首次提出了TAC1介导的水稻动态株型形成机理，解释了其在籼稻品种中被广泛选择的可能原因。
团队利用高世代重组自交系克隆了水稻动态株型基因TAC1，发现其呈生物钟节律表达，且光抑制其表达而黑暗促进其表达，TAC1表达的剂量效应正调控株型松散程度。在生长周期内，TAC1呈动态表达，分蘖中期表达水平到达高峰，植株散生。长日照条件下，TAC1在抽穗期后转录水平较低，不能够达到维持分蘖角度的阈值，植株呈现挺立生长；在短日照条件下，TAC1因其转录持续较高水平，植株在分蘖期、孕穗期及成熟期等整个生育时期均表现为散生。因其TAC1在节中高度表达，伴随灌浆和穗部的重力影响，植株在成熟期表现茎秆（节）弯曲的松散株型，重力实验证实TAC1受重力刺激诱导，进一步抑制内源生长素的不均衡分布及生长素下游基因WOX6/11的不均衡表达，最终负调控地上部向重力性。因此，在TAC1作用下，水稻在自然长日条件下呈“分蘖期散生—抽穗期挺立—成熟期散生”的动态株型，而在自然短日条件下呈现“分蘖期、抽穗期和成熟期均散生”的松散株型。
对16个携带功能性TAC1主栽籼稻品种的田间株型统计发现，所用籼稻品种在自然长日照条件下（浙江富阳5月-9月）均表现为动态株型，而在自然短日条件下（海南陵水11月-次年3月）均表现出相对散生特性。证实了TAC1调控水稻动态株型和籼稻品种中被广泛选择的重要作用。
研究还提出，利用分子手段控制TAC1表达量，可创制一系列不同松散程度的水稻品系，以适应多种多样的生态条件。
该研究得到了国家水稻产业技术体系、国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程等项目的资助。我所已毕业博士研究生王宏和已毕业硕士研究生涂燃冉、阮哲彦为共同第一作者，曹立勇研究员、张迎信研究员和程式华研究员为共同通讯作者。
全文链接:
https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04404-z