南京农大万建民团队水稻抽穗期调控获进展,成果发表于自然·通讯

6月20日,一则消息公布,南京农业大学万建民院士所带领的研究团队在水稻抽穗期的调控技术领域取得了显著进展。这一创新成果已于6月19日,通过《自然·通讯》杂志的在线平台对外公布。该研究成果不仅揭示了水稻调控机制的新发现,同时也为水稻的育种工作带来了新的动力。

研究背景意义

水稻的抽穗期对产量和品质有显著影响,是评价品种适应不同地区和季节性能的重要标准。精确识别并操纵影响抽穗期的基因,相当于掌握了水稻生长的“调控器”,这对培育高产量、高品质、适应力强的水稻新品种具有决定性意义。尽管如此,光信号与水稻内部生物钟之间的具体联系尚未明确;同时,如何运用这一联系来精确控制水稻抽穗时间,目前仍是一个尚未解决的科研难题。

新基因的发现

在本项科研工作中,研究团队成功识别出一种基因,该基因在长日照环境下对水稻的抽穗过程具有特定的调控功能,并对其命名为ELD1。此基因功能显著,若其作用完全丧失,水稻胚胎将无法正常发育。然而,通过对该基因中特定氨基酸的细微调整,水稻能够提前抽穗,且这种调整不会对水稻的其他生长指标产生不利影响。这一突破性发现为后续研究开辟了新的视野和路径。

调控机制揭秘

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研究数据显示,ELD1能够与OsNKAP以及众多关键的mRNA剪接因子形成关联。在基因组全局层面,ELD1对数千个基因的可变剪接发挥着调控作用,特别是在生物钟关键基因OsCCA1的调控中,它促进了多个剪接位点的生成。进一步的分子遗传学分析揭示,ELD1主要通过OsCCA1-Hd1途径来影响抽穗期。

光信号调控探索

研究团队进一步发现,ELD1蛋白与光敏色素phyB的活性状态之间存在相互影响,此外,在这一相互作用中大连市同乐中小企业商会,ELD1蛋白还介入了红光对OsCCA1基因剪接过程的调控。这一关键进展揭示了光信号如何通过可变剪接这一途径来调节生物钟的分子机制。然而,进一步的测序分析表明,OsCCA1基因存在六十余种不同的剪接变异;这些变异形式在功能上的差异以及调控机制的变化规律,目前尚待进一步的探究和阐明。

育种应用突破

该研究基础上,研究团队在分子育种领域取得了重大进展。他们采用了碱基编辑技术,对ELD1基因中的关键氨基酸进行了精确的突变处理,进而成功地在宁粳7号、宁粳4号等水稻品种中培育出了早熟抽穗的新品种。这一成果不仅为植物发育关键基因在育种领域的应用开辟了新的途径,而且展示了一种全新的研究范式。

团队研究进展

万建民院士领导的科研团队专注于深入探究水稻籼粳杂种的优势。近期,他们在杂种不育性研究、抽穗期管理技术以及株型调控等方面实现了重要突破。这些突破为解决籼粳杂交F1代晚熟问题提供了关键的基因资源,并在此基础上构建了理论框架。同时,这些研究成果对新型适用水稻种子的培育推广产生了积极作用,并获得了国家多个项目的资金支持。

当前面临的主要困难在于,就培育具备广泛适应性的新型水稻品种而言,您认为最为突出的难题是什么?敬请在评论区发表您的见解,并对本文进行点赞及转发。