李家洋院士组最新Nature子刊文章

　　

生物通报道：来自中科院遗传与发育生物学研究所，中国农业科学院等处的研究人员发表了题为“Degradation of MONOCULM 1 by APC/CTAD1 regulates rice tillering”的文章，发现了水稻分蘖重要调控新机制：水稻TAD1 (TILLERING AND DWARF 1) 直接调控MOC1，这对于水稻产量研究具有重要意义。相关成果公布在Nature Communications杂志上。

文章的通讯作者是遗传与发育生物学研究所李家洋院士，以及中国农业科学院钱前研究员，第一作者是许操（李家洋课题组博士研究生）、王永红研究员（李家洋课题组）、于彦春博士（钱前课题组、李家洋课题组博士研究生）。

据报道，水稻的分蘖是决定产量的一个重要农艺性状。适当的分蘖数目直接决定水稻的产量。水稻的分蘖不仅是直接调控产量的一个关键农艺性状，同时也是在植物生物学中决定株型建成的一个核心科学问题。在过去十余年，植物基因组学国家重点实验室的李家洋院士及其合作者对水稻分蘖的调控机制进行了系统深入研究。

在早期的工作中，李家洋院士等以水稻单分蘖突变体moc1（monoculm 1）为材料，解析了其野生型基因MOC1调控分蘖的分子机理，发现MOC1编码一个植物特异的转录因子。MOC1控制分蘖芽的起始和生长等过程，是调控分蘖芽生长发育的主控因子（Li et al., Nature, 422: 618-621, 2003）。MOC1的发现和功能分析是单子叶植物分枝机理研究领域的重大突破，引起了国内外学术界的广泛关注。

MOC1作为一个调控分蘖的主控因子，其本身的调控机制机理不甚明了。在进一步的研究中，李家洋院士与中国水稻所钱前研究员等合作研究发现水稻TAD1 (TILLERING AND DWARF 1) 直接调控MOC1，因而揭示了调控水稻分蘖的一个重要分子机理。

通过对多分蘖突变体tad1以及单分蘖突变体moc1的遗传分析，李家洋院士等发现TAD1作用于MOC1的上游。生化研究发现TAD1和MOC1位于同一个蛋白复合物中并直接互作。分子遗传学分析发现TAD1编码一个细胞分裂后期启动复合物（anaphase-promoting complex，简称APC/C）的共激活蛋白。APC/C是一个在真核生物中功能高度保守的E3泛素连接酶，参与降解细胞周期中的关键调控因子，从而促进细胞周期的进程。李家洋院士等证明TAD1直接作用于MOC1，导致后者以依赖于细胞周期进程的方式降解。该项研究揭示了通过细胞周期调控分蘖以及植物株型建成的新机制。

李家洋院士等对MOC1、调控分蘖角度的LAZY1 （Li et al., Cell Research, 17: 402-410, 2007）、理想株型基因IDEAL PLANT ARCHITECTURE1（IPA1; Jiao et al., Nature Genetics, 42: 541-544, 2010）以及对TAD1等关键因子的系统深入功能解析，建立了调控水稻株型建成的基本工作模型。

除此之外，李家洋院士课题组与中科院北方粳稻分子育种联合研究中心张国民课题组合作选育出的香型粳稻新品种，近期通过黑龙江省种子管理局审定，该品种命名为“中龙香粳1号”。

“中龙香粳1号”以“香糯稻”为母本，以粳稻“五优稻1号”为父本，通过现代分子辅助选择技术结合传统常规育种技术育成，聚合了抗病、优质和抗倒伏等优良性状基因。该品种在2009和2010年的区域试验中，产量分别达到7177.2和8691.5千克/公顷，在2011年生产试验中产量达到8691.5千克/公顷。该品种不仅株型好、活秆成熟，而且米饭晶莹剔透、口感好，非常适合黑龙江省优质米产业化的需求。（生物通：万纹）

原文摘要：

Degradation of MONOCULM 1 by APC/CTAD1 regulates rice tillering

A rice tiller is a specialized grain-bearing branch that contributes greatly to grain yield. The MONOCULM 1 (MOC1) gene is the first identified key regulator controlling rice tiller number; however, the underlying mechanism remains to be elucidated. Here we report a novel rice gene, Tillering and Dwarf 1 (TAD1), which encodes a co-activator of the anaphase-promoting complex (APC/C), a multi-subunit E3 ligase. Although the elucidation of co-activators and individual subunits of plant APC/C involved in regulating plant development have emerged recently, the understanding of whether and how this large cell-cycle machinery controls plant development is still very limited. Our study demonstrates that TAD1 interacts with MOC1, forms a complex with OsAPC10 and functions as a co-activator of APC/C to target MOC1 for degradation in a cell-cycle-dependent manner. Our findings uncovered a new mechanism underlying shoot branching and shed light on the understanding of how the cell-cycle machinery regulates plant architecture.

作者简介：

李家洋，1956年出生，安徽肥西人，1982年1月加入中国共产党，1976年12月参加工作，美国布兰代斯大学生物系博士毕业，研究员，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、美国科学院外籍院士。1999年10月起历任中国科学院遗传研究所所长、遗传与发育生物学研究所所长，2003年12月任中国科学院副院长、党组成员。2011年10月任农业部副部长、党组成员、中国农业科学院院长。