中科院分子植物科学卓越创新中心和扬州大学联合综述作物灌浆调控研究进展​

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

水稻、小麦和玉米是我国主要粮食作物，培育高产粮食作物关系到我国粮食生产安全。在籽粒成熟过程中，灌浆能力是决定产量潜力能否有效发挥的关键。我国育种专家近些年在水稻超高产品种培育方面取得了重大突破，一些超级稻品种亩产高达1000公斤。但由于超级稻品种穗型变大，穗粒数增多，导致很多籽粒灌浆不饱满，限制了产量潜力的进一步突破。挖掘灌浆调控基因并进行育种应用是解决上述问题的关键。然而，灌浆属于复杂农艺性状，涉及多种内源生物学过程，且易受环境影响，加深了灌浆研究的复杂性。因此，对灌浆过程及其决定因子进行细致解析和分类对进一步开展灌浆相关基因挖掘具有重要指导意义，也有助于明确今后重点研究方向。

JIPB近日在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心何祖华课题组和扬州大学张林课题组联合撰写的题为“Understanding the regulation of cereal grain filling: The way forward” 的综述文章(https://doi.org/10.1111/jipb.13456)，系统阐述了作物籽粒灌浆的最新研究进展。文章首先从“源-库-流”活力和籽粒发育细胞调控两方面解释灌浆的概念，从光合作用、糖分运输、淀粉合成及细胞增殖角度介绍直接影响灌浆的四个关键生物学过程，并阐明通过上述过程间接影响灌浆的四类因素，包括激素水平、营养水平、穗粒形态及非生物胁迫，实现对灌浆决定因子的系统分类。基于上述分类，文章归纳总结了近些年克隆的关键作物灌浆调控基因，并绘制出关键调控途径的分子网络。此外，文章还对超级稻大穗品种弱势粒灌浆产生机制及关键调控基因进行了系统总结。最后文章分别从栽培和育种角度提出了作物灌浆能力提升策略，针对不同类别灌浆调控基因提出了分子标记辅助选择、顺势调控元件及uORF编辑、自然品种有利自然变异挖掘等具体技术应用手段，为今后进一步突破作物产量潜力提供了思路。

何祖华课题组先后克隆了水稻重要灌浆调控基因GIF1和OsPHO1;2 (Wang et al., 2008; Ma et al., 2021)，分别阐明了籽粒中蔗糖卸载和磷动态平衡与籽粒灌浆的联系，为解决水稻灌浆问题提供了重要筛选靶标。张林课题组致力于解析我国超高产水稻重要性状的遗传基础，已成功挖掘多个大穗高产位点。本综述对灌浆过程及其调控因子进行全面阐述，可推动更多灌浆基因的挖掘及其育种应用，解决我国高产作物生产面临的籽粒灌浆不足问题。

分子植物科学卓越创新中心博士后马斌博士为论文第一作者，何祖华研究员和张林特聘教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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