广西大学再发Mol Plant， 金健教授团队研究揭示了进化过程中水稻株型和穗型变化背后的分子机理

野生稻到栽培稻的驯化是一个漫长的过程。前期的研究发现，在这个过程中，伴随着关键转录因子PROG1 (PROSTRATE GROWTH 1) 的失活 (Jin et al., 2008 , Tan et al., 2008)，水稻会发生两个非常关键的变化：一是株型由匍匐多蘖向直立少蘖转变；另一个则是穗子变大，穗粒数变多，产量增加。然而这个过程背后的分子生物学机制并不清楚。2023年8月23日，Molecular Plant在线发表了广西大学金健教授团队题为Rice domestication-associated transcription factor PROSTRATE GROWTH 1 controls plant and panicle architecture through the modulation of LAZY 1 and OsGIGANTEA expression, respectively 的研究论文，揭示了进化过程中水稻株型和穗型变化背后的分子机理。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.08.011

研究发现，PROG1蛋白能结合到LA1(LAZY 1) 基因的启动子上，抑制LA1的表达，同时，LA1蛋白也能结合到PROG1基因的启动子上，抑制PROG1基因的表达。遗传证据显示，PROG1和LA1的这种相互拮抗作用共同调节了包括分蘖角和分蘖数在内的水稻株型发育；另一方面，PROG1蛋白也能结合到OsGI(OsGIGANTEA)基因间区，激活OsGI的表达，进而引起穗部细胞分裂素含量的变化，从而调节穗型的发育。因此，在水稻进化的过程中，伴随着PROG1的失活，LA1的表达会升高，导致株型从松散变紧凑，使水稻的密植成为可能，并使其更方便于收割；另一方面，PROG1的失活同时会导致OsGI的表达量下降，引起穗子变大，穗粒数变多，最终导致产量的增加。这两个因素的变化共同推进了野生稻向栽培稻的驯化过程，最终使得水稻成为当今全球最主要的粮食作物。

水稻驯化过程中PROG1介导的株型及穗型变化的分子机理模型图

中科院分子科学卓越创新中心助理研究员王君博士（原广西大学博士）和亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室（广西大学分室）助理研究员黄婧博士为该论文的共同第一作者；广西大学金健教授为通讯作者；博士研究生鲍金林，李熙之以及硕士研究生朱亮参与了该研究工作。该工作得到国家自然科学基金，中国博士后面上项目以及广西自然科学基金的资助。

参考文献

JIN J, HUANG W, GAO J P, et al. 2008. Genetic control of rice plant architecture under domestication. Nat Genet [J], 40: 1365-1369.

TAN L, LI X, LIU F, et al. 2008. Control of a key transition from prostrate to erect growth in rice domestication. Nat Genet [J], 40: 1360-1364.

转自：“iPlants”微信公众号

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