水稻株型是決定水稻產(chǎn)量的主要因素之一，也是決定抗倒性的主要農(nóng)藝性狀，水稻理想株型的塑造是提高水稻產(chǎn)量的重要途徑�？刂扑�稻理想株型的主基因IPA1 (Ideal Plant Architecture 1) 編碼一個(gè)含SBP-box的轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)控多個(gè)生長發(fā)育過程。我國近些年培育的很多超級稻品種都具備理想株型特征，然而其分子遺傳調(diào)控機(jī)制一直沒有得到挖掘。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋研究組與中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所何祖華研究組等合作，在水稻理想株型優(yōu)異等位位點(diǎn)克隆及精細(xì)調(diào)控機(jī)理研究中取得新進(jìn)展。

　　利用超級稻品種甬優(yōu)12的原始育種品系，通過圖位克隆的方法，克隆了調(diào)控株型的主效位點(diǎn)qWS8/ipa1-2D，該位點(diǎn)位于IPA1基因上游的一段大片段三元串聯(lián)重復(fù)序列，這一基因組結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致了IPA1啟動(dòng)子區(qū)甲基化水平降低，IPA1基因表達(dá)量上升，從而使植株出現(xiàn)理想株型的表型，并同時(shí)具有適當(dāng)?shù)姆痔Y數(shù)。根據(jù)基因組重測序結(jié)果，推測該新位點(diǎn)大約上世紀(jì)60年代起源于我國東南沿海。進(jìn)一步研究表明，IPA1對株型有著精細(xì)的劑量調(diào)控效應(yīng)，利用IPA1的不同等位位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)IPA1的適度表達(dá)是形成大穗、適當(dāng)分蘗和粗稈抗倒理想株型的關(guān)鍵。利用ipa1（現(xiàn)定名為ipa1-1d ）及ipa1-2d 新位點(diǎn)，與嘉興農(nóng)科院合作育成了嘉優(yōu)中科系列品種，增產(chǎn)效果顯著，實(shí)現(xiàn)了超級稻新品種的分子設(shè)計(jì)育種。該研究為今后水稻理想株型的分子設(shè)計(jì)育種提供了重要遺傳資源和技術(shù)途徑，并為進(jìn)一步解析水稻株型精細(xì)調(diào)控機(jī)理和水稻新品種設(shè)計(jì)培育奠定了基礎(chǔ)。

　　上述研究成果于3月20日在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志在線發(fā)表（doi:10.1038/ncomms14789），上海生科院植生生態(tài)所何祖華研究組畢業(yè)博士生和植物逆境中心李建明研究組博士后張林與遺傳發(fā)育所李家洋研究組副研究員余泓為該論文的共同第一作者，何祖華和李家洋為共同通訊作者。該研究得到了農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院先導(dǎo)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。

　　圖片顯示不同自然等位組合能夠創(chuàng)造不同的IPA1基因表達(dá)水平，從而對分蘗數(shù)和穗型產(chǎn)生劑量化影響，合理平衡分蘗數(shù)和穗粒數(shù)，從而達(dá)到最高產(chǎn)量潛力；該圖也說明通過不同的等位組合，育種家可以創(chuàng)造出符合不同種植環(huán)境和遺傳背景的株型特征，提高育種的可操作性。